PERANCANGAN REGULATOR TEGANGAN BERUBAH

1
PERANCANGAN REGULATOR TEGANGAN BERUBAH

• disusun
• oleh
• Ir. Bambang Sutopo, M.Phil
• Jurusan Teknik Elektro,
• UGM

2
SKEMA
3

• Rancanglah sebuah regulator yang
• Tegangan keluaran 5 s/d 15 Volt
• Arus keluaran 0 s/d 500 mA
• Vin bervariasi dari 27,9 Volt s/d 32,5 Volt

4
Menentukan Rs

• Dioda zener merupakan penentu tegangan keluaran
  minimum sebuah regulator maka dipilih dioda
  zener yang Vz 3,9 Volt dan arusnya 20 mA. Arus
  zener max 80 mA.
• Penentuan Rs digunakan rumus

Dipilih RS1000?
5
PEMILIHAN OP-AMP

• Tegangan maximum masukan 32,5 volt
• Nilai ini harus kurang dari spesifikasi catu daya
  tegangan maksimum suatu op-amp.
• Op-amp 741 36 Volt
• Vmin27,8gtVload2 Volt

6
Perancangan Gain

• VZ3,9 volt dan VL max 15 Volt
• Rf(3,85-1) x Ri
• Dengan Ri3,3 k?, maka Rf9,4 k?

7
Spesifikasi transistor

• Keluaran op-amp 741 akan mengeluarkan arus paling
  tidak sebesar 10 mA, untuk mencapai arus kolektor
  maksimum adalah 500 mA.
• Jadi nilai penguatan arus transistor minimum
  adalah

8
Spesifikasi transistor

• Kondisi terburuk untuk disipasi daya transistor
  terjadi saat tegangan output turun sampai batas
  minimum dan beban maksimum
• Pilih transistor yang memiliki ? 50 atau lebih
  dan disipasi daya 15 Watt atau lebih

9
PEMBATASAN ARUS

• Rangkaian regulator ini mempunyai kelemahan yakni
  bila terjadi hubung singkat pada output maka
  transistor akan selalu memberi arus yang
  dibutuhkan, sampai suatu saat tak tertahan lagi
  oleh transistor sehingga transistor akan
  terbakar.
• Kondisi arus besar seperti ini harus dibatasi.

10
SKEMA
11
V
I
Batas arus
12
Rangkaian pembatas arus

• Penambahan transistor T2 dengan RSC, akan mampu
  mengatasi short circuit.
• Bila arus beban membesar maka tegangan VRsc juga
  membesar, demikian juga VBE.
• Bila tegangan VBE mencapai 0,5 Volt maka
  transistor T2 akan mulai menghantar.
• Bila arus bertambah besar maka transistor T2
  akan jenuh, sehingga VCE 0,3 Volt.
• Artinya tegangan Output akan 0,3 dan transistor
  T1 akan OFF.
• Kalau op-amp tidak terlindungi terhadap arus
  short circuit ke ground maka akan merusakkan
  op-amp.
• Cari op-amp yang mempunyai perlindungan terhadap
  short circuit.

13
BATAS ARUS
14
ARUS TERLIPAT BALIK

• Saat terjadi hubung singkat, arus yang mengalir
  sangat besar, tegangan output nol, sehingga
  penurunan tegangan ditanggung oleh transistor.
• IISC dan Vout0
• Transistor harus dilindungi terhadap arus sangat
  besar ini ? skema arus terlipat
• Dengan cara ini, saat arus membesar, tegangan
  output dipertahankan konstan sampai dengan
  tercapai besar arus tertentu (Iknee)
• Bila permintaan arus melbihi batas ini maka
  tegangan output dan arus output akan berkurang.

15
SKEMA CURRENT FOLDBACK
16
Keterangan gambar

• R3 dan R4 merupakan pembagi tegangan VRSC
• Transistor T2 tetap OFF sampai arus cukup besar,
  membuat tegangan VBE gt0,5 sehingga transistor T2
  ON.
• Transistor T2 mulai menghantar, mengambil
  sebagian arus basis T1, sehingga membuat T1 mulai
  OFF.

17

• Penurunan arus akan mengurangi tegangan output
  dan tegangan beban.
• Kedua tegangan ini akan berkurang dengan laju
  penurunan yang sama. (biasanya RSC jauh lebih
  kecil dari hambatan beban).
• Tetapi tegangan basis T2 berkurang lebih lambat
  dibanding tegangan output karena adanya R3 dan
  R4.
• Tegangan basis dan emitor berkurang, tetapi
  tegangan basis turun dengan lambat.

18
Hasil

• Akibatnya perbedaan tegangan basis dan emitor
  T2 membesar, membuat T2 menghantar lebih.
  Kondisi ini mengambil lebih banyak arus basis T1,
  sehingga membuat T1 kurang menghantar.
• Proses ini berlangsung terus sampai V00 dan V1
  cukup besar untuk mempertahankan tegangan 0,5
  Volt pada R4 dan sambungan basis emitor T2.
• Arus hubung singkat Isc, dicapai oleh penurunan I
  dan V0

19
Persamaan

• Arus membalik mulai saat tegangan VBE (Q2)0,5
  volt diatas tegangan output.
• VR4 dihasilkan dari pembagi tegangan V1
• Hubungan V1 dan Vreg
• Substitusi menghasilkan VR4

20

• Menghasilkan IK
• Eliminasi VR4
• Menghasilkan ISC

21
PERANCANGAN

• Rencanakan rangkaian foldback dengan spesifikasi
  sbb
• Ik 100 mA
• Isc 20 mA
• Vreg 8 Volt

22
Solusi

• Pilih R410k?

23
Pustaka

• Applications and Design with Analog Integrated
  Circuits
• oleh J. Michael Jacob
• Reston Publishing Company, Virginia
• 1982
• Halaman 68 s/d 136