Power Supply

Power supply atau catu daya adalah sebuah rangkaian elektronika yang mengubah arus bolak balik (AC) menjadi arus searah (DC) yang kemudian digunakan untuk menyalurkan listrik atau bentuk energi jenis apapun yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika yang lainnya. Secara prinsip, rangkaian power supply terdiri atas tiga komponen, yaitu transformator, dioda, dan kapasitor. Power supply DC memiliki rangkaian utama yang disebut dengan rectifier (penyearah), yaitu rangkaian yang berfungsi untuk mengubah gelombang sinus AC menjadi deretan pulsa DC.
Ada 2 jenis rangkaian penyearah (rectifier) yang sering digunakan, diantaranya :
1. Penyearah setengah gelombang (Half Wave Rectifier).
Rangkaian penyearah setengah gelombang (Hal Wave Rectifier) terdiri dari 1 buah dioda yang terpasang secara seri maju, yang nantinya akan menghasilkan sinyal setengah gelombang

Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang

Pada penyearah tipe ini gelombang sinus pada sumber hanya dilewatkan separuh saja yaitu pada saat anoda dioda mendapat sinyal positif, namun jika sinyal yang diterima anoda negatif maka dioda akan off. Hal ini dikarenakan dioda hanya akan aktif jika anodanya lebih positif dari katoda.
Pada Gambar dibawah ini dapat dilihat pada sinyal keluaran dari dioda tersebut, dari 0-π adalah sinyal positif yang telah dilewatkan oleh dioda sedangkan dari π-2 π sinyal tersebut berada pada 0.

Bentuk Gelombang Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang

2. Penyerah gelombang penuh (Full Wave Rectifier)
Pada rangkaian penyearah setengah gelombang terdapat kelemahan, yaitu arus listrik yang mengalir ke beban hanya separuh dari setiap satu cycle. Hal ini akan menyulitkan dalam proses filtering (penghalusan). Untuk mengatasi kelemahan ini adalah penyearah gelombang penuh.
Rangkaian penyearah gelombang penuh ada yang tersusun dari dua dioda dan ada juga yang tersusun dari dua dioda seperti yang terlihat pada Gambar dibawah ini yang  keduanya menghasilkan penyearah gelombang penuh agar lebih mudah memberikan sinyal DC yang rata. Gelombang keluarannya lebih sempurna namun tentu saja masih terdapat riak (ripple).

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Dua Dioda

Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh yang tersusun dari dua dioda adalah pada setengah siklus positif pertama dioda 1 (D1) akan akif dan melewatkan sinyal tersebut, sedangkan dioda 2 (D2) akan aktif pada saat setengah sinyal kedua, sehingga dioda bekerja secara bergantian. Pada Gambar 2.8 setengah gelombang dari 0-π dilewatkan oleh D1 sedangkan D2 bekerja pada saat π-2π.

Bentuk Gelombang Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh

Sedangkan untuk rangkaian penyearah gelombang penuh yang terdiri dari dioda bridge, prinsip kerjanya adalah ketika priode sinyal positif AC (sine wave), dioda 1 (D1) dan dioda 2 (D2) mengalami konduksi. Arus listrik mengalir dari ujung lilitan bawah sekunder (transformator) melalui rangkaian beban, kemudian ke D1 dan D2, dan kembali ke lilitan bawah sekunder. Setengah periode berikutnya, polaritas sine wave berganti (periode sinyal negatif). Ujung lilitan atas sekunder sekarang menjadi negatif, ujung lilitan bawah menjadi positif. Dioda 3 (D3) dan dioda 4 (D4) mengalami konduksi. Pada kedudukan ini arus listrik mengalir dari ujung lilitan atas sekunder melalui rangkaian beban, kemudian ke D3 dan D4 dan kembali lilitan bawah sekunder. Arus listrik yang mengalir melalui rangkaian beban selalu dalam arah yang sama. Rangkaian penyearah gelombang penuh yang menggunakan dioda bridge dapat dilihat pada Gambar 2.9.

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Dioda Bridge

Sinyal keluaran dari rangkaian penyearah (rectifier) belum dapat dimasukkan langsung ke rangkaian beban karena masih berupa deretan terdapat ripple tegangan. Untuk menghilangkan ripple tersebut dengan menggunakan kapasitor yang dipasang secara paralel pada rangkaian beban.
Pada saat anoda dioda 1 (D1) mendapat pulsa positip, D1 langsung konduksi dan capacitor mulai mengisi. Ketika kapasitor telah mencapai tegangan puncak, D1 menyumbat karena katodanya lebih positip daripada anodanya. kapasitor harus membuang (discharge) muatannya melalui beban yang mempunyai resistan tertentu. Oleh karenanya waktu discharge kapasitor lebih lama dibanding waktu yang dibutuhkan AC untuk melakukan satu periode (cycle). Akibatnya sebelum kapasitor mencapai 0 volt diisi kembali oleh pulsa berikutnya. Tegangan input rata-rata sebesar 115 volt dan tegangan puncak sebesar  162 volt.

Rangkaian Filter dengan Menggunakan Kapasitor

IC regulator yang sering digunakan pada power supply adalah jenis IC 78xx (untuk keluaran positif) dan IC 79xx (untuk keluaran negatif). Tanda ‘xx’  menunjukkan besar nilai yang dikeluarkan oleh regulator. Misalkan, dalam pembuatan Tugas akhir ini menggunakan power supply +5 Volt dan +12 Volt, maka digunakan IC 7805 dan IC 7812. IC tersebut akan mengeluarkan keluaran positif dengan tegangan 5 Volt dan 12 Volt.

IC Regulator Tegangan Positif 5 Volt

IC Regulator Tegangan Positif 12 Volt