Cara K erja P ower Supply

1. Cara KerjaPower Supply

2. pendahuluan • Dinamakan Switch Mode Power Supply (SMPS) karenasistemkerjanyamenggunakanmetode switching (pensaklaran) yaitumenghidupmatikantegangan yang masukkedalamtrafodenganperalatan/komponenelektronikdenganfrekuensitertentu. Sedangkannama AC-maticdiambildarisalahsatukelebihandari SMPS yaitukemampuan power supply bekerjadenganrentangteganganmasukan yang lebar. Padabeberapajenissmps, mampubekerjapadateganganmasukanantara 90 s/d 265V dengan output yang samadanstabil. Karenakelebihantersebut, smpsmenjadi auto-voltage regulator atau wide range input regulated power supply (secaramudahnyadisebut AC-matic).

3. BAGIAN 1 BLOK-BLOK SMPS Transformator (trafo) Line Filter Rectifier Start Up Switcher Error Amp/Detector Snubber Circuit Secondary Rectifier Blok Proteksi

4. Transformator (trafo) Pada sistem smps, pada umumnya bekerja pada frekuensi antara 30 s/d 40 KHz. Sehingga tidak heran jika trafo pada smps menjadi lebih ringkas. Karena frekuensi kerjanya yang tinggi tersebut, inti dari trafonya tidak lagi menggunakan plat besi tetapi sudah menggunakan ferit (besi oksida) yang notabene mempunyai kemampuan magnetisasi dan demagnetisasi lebih cepat daripada besi biasa. Pada desain trafo konvensional dengan input 220VAC/50Hz dan output 12VA, ukuran inti trafo sekitar 3 X 6 cm, jika seandainya dibuat trafo dengan input 220VAC/100Hz dengan output sama (12VA), mungkin ukuran inti dari trafonya menjadi setengah dari ukuran sebelumnya, atau, ukuran inti yang sama tetapi jumlah gulungan menjadi setengah dari sebelumnya. Kesimpulannya, frekuensi dari tegangan masukan menentukan ukuran dan desain dari trafo. • Padasistem power supply konvensional yang menggunakantrafo, supayatranformatorbisa me-transform (memindah) dayadari primer kesekunder, trafoharusdiberimasukan yang berpulsa. Masukantrafo power supply jeniskonvensionaldihubungkansecaralangsungdenganteganganmasukan yang berbentuk AC, karenahanyategangan AC yang mempunyaidenyut/frekuensi (polaritasnyaberganti-gantidenganperiodetertentu). Kekuranganutamajeniskonvensionaladalahukurandaritranformator yang dipakai. Semakinrendahdesainfrekuensinya, semakinbesarukurantrafonya, walaupundengandayakeluaran yang sama. kembali

5. Line Filter • Line filter befungsi sebagai filter tegangan masukan, tujuan utamanya untuk menghilangkan frekuensi-frekuensi liar dari line/jala-jala listrik (selain frekuensi tegangan AC masukan) yang dimungkinkan bisa mengganggu kerja dari smps. Line filter dibentuk dari induktor-induktor dan kapasitor-kapasitor yang dipasang secara seri terhadap tegangan masukan. kembali

6. Rectifier • Blok penyearahberfungsisebagaipenyearahtegangan AC menjaditegangan DC. Komponen-komponenpenyearahanterdiridaridioda-diodadanelco. Diodaberfungsisebagaipenyearahdanelcobefungsisebagai filter untukmenghilangkandenyut ripple padategangan DC yang dihasilkanselainkapasitor-kapasitor yang dipasangparalelterhadapdioda. Jenispenyearahanpadaumumnyamenggunakanmetode bridge rectifier, yang mempunyaikelebihanpadatingginyaisolasiantarategangan DC yang dihasilkandengantegangan AC masukan. kembali

7. Start Up • smpsmenggunakanfrekuensikerjaantara 30 s/d 40 KHz. Karenafrekuensitersebuttidakditemukanpadategangan DC, makasistemsmpsharusmembuat/menggenerasikansendiripulsa/denyuttersebut. Metode paling seringditemukanadalahdenganmetode self oscilating (osilasisendiri). Padajenisini, rangkaiansmpsibaratsebagairangkaianosilatorfrekuensidayatinggi. Tidakjarangjugaditemukansmps yang menggunakan IC untukmembuatpulsatersebut, misalnya TDA8380, TEA2261, STR-group dll.Dalamsetiapsistemosilator, dibutuhkanteganganawal/pemicu yang berfungsisebagaipemicuawalrangkaianosilatoruntukberosilasi. Teganganpemicuinimunculbeberapasaatsetelahsmpsmendapatteganganmasukan (AC in). Besarteganganpemicuinitergantungdarijenisrangkaiansmps yang digunakan (contoh, pada STR-F665x osilatorakanbekerjajikateganganpemicusudahmencapai 16V). Karenasifatnyahanyasebagaipemicu, teganganinitidakdipakailagiketikasmpssudahbekerja. Padaumumnya, teganganpemicudiambildari 308V denganmelalui R atau transistor start up. kembali

8. Switcher • Switcher berfungsi sebagai penswitch utama transformator, pada umumnya menggunakan transistor atau FET. Karakteristik switcher harus mampu menahan arus kolektor/drain yang cukup besar untuk menahan tegangan pada lilitan primer transformator. Arus ini bukan arus konstan melainkan arus sesaat tergantung lebar pulsa yang menggerakkan. Selain kemampuan arus, transistor/fet switcher harus mempunyai frekuensi kerja yang cukup untuk diperkerjakan sebagai switcher. kembali

9. Error Amp/Detector • Rangkaian Error Amp/detector berfungsisebagaistabilisertegangan output. Cara kerjanyaadalahmembandingkantegangan output (diambildarililitansekundertrafo) denganteganganreferensi yang stabil. Jikategangan output terlalutinggi, rangkaianiniakanmengendalikan/memberitahurangkaian primer/switching utamauntuksegeramenurunkantegangan. KuncidariAutoVoltageberadapadablokini.Tegangansekunder yang dihasilkandinaikkandengancaramelebarkanpulsa, dansebaliknyauntukmenurunkantegangan output dengancaramenyempitkanpulsa yang masukke switcher (penswitch=TR/FET final).Jika Error Amp gagal/tidakada, rangkaiansmpsakan ‘dipaksa’ untukmenswitch (mengkonsletkan) lilitan primer dengan lama yang melebihikemampuan switcher, akibatnya TR/FET final akanrusak.Lokasirangkaian error amp dapatditemukandibagian primer (nyetrum/hot) ataubisaditemukandibagiansekunder (non hot area). Pada model-model smpsterdahulu, seringdijumpaipada primer, padasmps yang lebihbarudapatdijumpaipadabagiansekunder (non hot area) denganmenggunakanoptocoupler (mis. PC817, P721, P621 dll) sebagailintasansekaligus isolator rangkaian Error Amp. Sanken Error (SE090, SE115) merupakan IC error amp yang seringdipakaipadasmpssaatini. SE090, SE110, SE115 dan SE lainnyamerupakanbuatan Sanken/Allegro Semiconductor. kembali

10. Snubber Circuit • Jikadiartikansecaraharfiah, snubber=mencerca, memangsedikitsalahkaprah, tapisebenarnyamemangtujuannyabegitu. Padasistemsmps, trafodiswitch (diberitegangansesaatolah TR/FET final) dengan lama tertentu, kemudian TR/FET akanmelepaskan (meng-off-kan) trafo. Ketikadiberitegangan, inti transformer menjadi magnet sesaathinggatrafodi-off-kan. Ketikatrafodi-off-kan, trafoakan men-transform energi magnet kelilitansekunderhinggatrafodi-on-kanlagibegituseterusnya.Tidakseluruhenergi/magnet dalamtrafodapatdipindahsemuanya (akibattidaksempurnanyatrafo=efisiensitrafo) mengakibatkanmasihadanya magnet yang ‘ngendon’ didalamintitrafo. Energi magnet yang ngendontersebutsecaralangsungmasukke TR/FET melalui kaki kolektor/drain denganteganganmungkinlebihtinggidarikemampuankerjatr/fet final. Fungsiutamadarisnubber circuit adalahuntukmenghilangkan/mengkonsletkantegangantersebut (mempercepatdemagnetisasi). Selainitu, snubberjugadipakaiuntukmenentukan/mengadjustfrekuensikerjatrafo. Karenasifat ‘mencerca’ kerjasmpstersebutakhirnyadisebutsnubber circuit.Ciriutamasnubber circuit adalahtersusundarikombinasi C dan R (dalambeberapajenisterdapatdioda) yang dipasangsecaraparalelterhadaplilitan primer trafo. kembali

11. Secondary Rectifier • Teganganpadasekundertransformatorbukandalambentuk AC, melainkan DC yang berbentukpulsa. tegangan yang munculpadasekundertrafodisearahkandandifilteruntukmenghasilkantegangan DC sekunder. Karakteristikpenyearah/diodaharusmempunyaiberjenis fast rectifier. Misalnya UF4002 (bukan 1N4002). Fast rectifier dimaksudkanuntukmampumenyearahkanpulsadenganfrekuensitinggi. Elko peratacukupmenggunakanukuranbeberaparatusuF, karenafrekuensitegangan yang keluardaritrafocukuptinggi (tergantungfrekuensikerjasmps). kembali

12. Blok Proteksi • Blok proteksi yang penting untuk kesempurnaan smps antara lain : 1. OVP (over voltage protector) berfungsi untuk mendeteksi tegangan yang berlebihan. Blok ini akan mengoffkan smps jika terdeteksi tegangan yang lebih. 2. OCP (Over Current Protection), berfungsi untuk mendeteksi beban lebih, smps akan off jika terdeteksi pemakaian lebih pada bebannya. 3. OHP (over heat protection), jika terlalu panas, smps akan shutdown dengan sendirinya kembali