transformator

Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
ELEKTRONIKA DASAR 1
Disusun Oleh :
-
Tri Miyarno (43102081)
-
Saiful Romadhon (42102982)
-
Mahatir Mohammad ()
-
Sri Maulina ()
-
Agus Poerwono (40102168)
6 November 2003
UNIVERSITAS GUNADARMA
1
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Dipower amplifier sebagian besar persimpangan area dan menaikkan
temperatur, kebocoran arus listrik menjadi tak berarti.
Didalam sinyal terkecil, VBE untuk tingginya arus tegangan sebesar 2,5
mV/derajat.
Semua ini untuk merubah perawatan kenaikan arus operasi dengan
temperatur didalam power amplifier. Kelemahan dalam desain sirkuit ini
dapat memutuskan suatu kondisi yang disebut dengan arus panas yang
mengalir melewati dalam temperatur tinggi untuk memastikan arus dan
kekuatan arus panas, dengan memastikan putaran meskipun tegangan
tinggi. Perputaran ini bersambung sampai perputaran terakhir.
Peralatan sinyal terkecil,
VBE untuk aliran arus
listrik berkurang 2.5
mV/derajat
Thermal runaway dalam
kondisi temperature
tinggi /panas menuju
arus tinggi dan kekuatan
bertambah.
Kecepatan Maximum dan Daerah Keamanan Operasi
Kita harus menggunakan peringatan untuk tidak melebihi
kecepatan maksimum dari BJTs. Pertama diskusikan pada session 10.1,
kita harus mengontrol pemborosan power dan menyediakan pemasukkan
panas untuk menjamin persimpangan temperatur tidak melebihi nilai
maksimum.
Kedua, arus kolektor tidak harus melebihi kecepatan maksimum Ic max.
Jika melebihi kecepatan pertalian kawat penghubung pada chip akan
menuju keluar terminal (lihat gambar 10.1) dapat melarutkan .
Terakhir, peristiwa yang diketahui yang disebut dengan kerusakan kedua
terjadi dinilai yang tertinggi dari VCE dan Ic. Didalam perlengkapan,nilai
tertinggi dari Vce arus listrik datang memusatkan didalam area terkecil
dari sebuah persimpangan. Penempatan panas menaikkan temperatur dari
bagian persimpangan yang lebih tinggi, dan peralatan menjadi lemah.
Kerusakan kedua mungkin terjadi kehancuran alat tidak cukup
menaikkan rata-rata persimpangan temperatur diatas kecepatan
maksimum.
Kita dapat memakai tampilan batas dari operasi point dengan
rumus Ic-Vce plane. Matematika dengan rumus :
IcVce:Pdmax
(10.4)
Neraca liniear untuk Ic dan Vce, persamaan ini disebut hiperbola
, lihat gambar 10.6. Tetapi , jika kita menggunakan persamaan logaritma,
kita dapat menggunakan rumus :
2
Limit dalam safe
operation dari BJT dapat
direncanakan dengan
alur daerah safe
operation di Ic – Vce.
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Log Ic + log Vce = Log Pdmax
(10.5)
Menghilangnya power limit menjadi garis lurus dari skala logaritma digunakan bentuk Ic dan
Vce. Daerah yang diperbolehkan dari operasi Ic – Vce adalah safe operating area, untuk melihat
gambar tipical power BJT ada didalam gambar 10.7. Arus kolektor dibatasi maksimum 10 Amper
dari peralatan tersebut. Maksimal dari power Dissipation adalah 50 Watt. Batas power
Dissipation membuat garis lurus karena skala algoritma digunakan untuk arus dan tegangan .
Pemberitahuan kerusakan kedua dibatasi dengan tegangan sekitar 50 Volt. Terakhir tegangan
maksimum dibatasi sebesar 100 Volt.
Kadang-kadang , pemimpin memperlihatkan besarnya daerah keamanan daerah operasi
untuk operasi rancangan. Untuk getaran pendek sekitar 10 μS dan panjang interval diantara
getaran yang lain, daerah keamanan operasi khusus datang dari batas kotak hanya dengan Ic max
dan Vce max. Memperbesar daerah operasi memungkinkan karena kelebihan panas tidak seketika
itu juga seharusnya menuju kelembaman arus listrik dari chip.
Power MOSFETs
Bentuk fisik dari struktur Double-diffused power MOSFET dapat dilihat dalam gambar
10.8a. Dayanya terbentuk oleh berkembangnya (lightly doped) n-bepuncak dalam (heavily
doped) n+ lapisan bawah.
Lalu daerah bagian p+ dihamburkan dari puncak, diikuti dengan n+ sumber aliran, dari sini batas
aliran digabung.
Gabungan aliran dari power MOSFETs beroperasi didalam berbagai cara. Dengan
tegangan nol terpasang pada gate, tidak ada gelombang diantara alirann dan sumber. Tetapi, jika
tegangan positif cukup besar dapat terpasang pada gate, electron akan menarik menuju kedaerah
dibawah gate, dan p+ materi menjadi didalam hasil type-N materi. Demikian gelombang type-N
terbentuk diantara sumber dan aliran.
Untuk melihat jalannya arus dari perlengkapan dapat dilihat digambar 10.8a. Arus
mengalir melalui aliran terminal dasar. Kapan arus mencapai ke daerah bagian bawah gate, ini
segera berubah (beberapa mengalir kekiri dan beberapa mengalir kekanan) dan mengalir kesisi
gelombang menuju sumber tegangan. Satu yang menguntungkan dari struktur pada gambar 10.8a
adalah panjang gelombang adalah sangat pendek. Karena itu gelombang resistansi akan sangat
kecil, dan besar arus sumber memungkinkan.
Al;iran tinggi ke sumber tegangan turun menguntungkan lagi dari struktur ini. Dimana
tegangan tinggi ini terpasang oleh sumber, pertemuan antara sumber ke body disebut dengan
reserve bias, dan daerah kosong menjadi luas. Sebuah light doping dari daerah n-sumber
dibandingkan dengan p+ body terjadi pengosongan daerah yang sebagian besar berada didaerah
sumber.
Dibagian lain, jika body berada dalam posisi lightly doped, daerah depleksi akan memperpanjang
jalannya body ke sumber, hasil dari dorongan relative kecil dari aliran menuju sumber tegangan.
Daerah luas depleksi didalam lightly doped sisi arus dari hasil pertemuan berada pada tegangan
tinggi.
3
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Untuk memperkecil resistansi ohm didalam seri dengan sumber, lapisan bawah adalah
type-n material. (Gambar 10.8a tidak menggunakan skala : n+ dasar menjadikan mekanik support
untuk mengaktifkan daerah sumber dan ini membuat tebal dibandingkan dengan N-). Dengan
menggunakan struktur ini membuat dua doping level didalam daerah sumber, kedua-duanya seri
resistansi rendah dan tegangan tinggi dapat memungkinkan.
Arus yang melebihi muatan dari body, berhubungan dengan arus. Membicarakan pn
pertemuan ada diantara sumber dan daerah body. Didalam operasi normal, pertemuan ini adalah
reserve bias. Tetapi, jika sumber ke aliran tegangan menjadi negative, dioada adalah forward
bias. Mengapa ini mengandung dioda didalam sirkuit symbol dari power MOSFET.(Dalam
penjelasan kecil – sinyal MOSFETs berbentuk simetrik, jadi sumber dan aliran akan saling
berhubungan dengan pekerjaannya.). Karakteristik sumber dari power MOSFET ilustrasinya ada
digambar 10.9.
Persamaan Dari Power MOSFETs dan BJTs
Power MOSFET mempunyai peranan penting menguntungkan
dibandingkan dengan power BJTs. Input dc impedansi dari MOSFET
adalah membuka sirkuit, jadi peralatan mudah untuk digerakan . Dalam
fakta, gate dari beberapa 10 A power MOSFETs akan digerakan oleh
keluaran logika standard gate. Dalam bagian lain, pwer BJT
mempunyai β dan 10. Kemudin, untuk kelektor arus sebesar 10 A, arus
basis sebesar 1 A adalah menghendaki, dimana kekuatan ini
pembawaan dari logika gate. Untuk memberikan arus keluaran, sirkuit
digerakan power BJT. Arus mengalir pada bagian daerah basis
menurunkan BJT. Dibagian lain arus mengalir didalam MOSFET
(electron bebas digelombang n). Saklar waktu dari power MOSFET
akan membatasi bagian yang terpenting dengan kebiasaan dari sirkuit
peralatan dan melepaskan kapasitansi peralatan tersebut. Keuntungan
lain dari MOSFET ini adalah tidak membiarkan kerusakan kedua
terjadi.
Sumber arus versi gate menuju arus tegangan dari ciri-ciri
MOSFET dapat dilihat pada gambar 10.10. Sumber arus tinggi, arus
mengurangi dengan bertambahnya temperature. Karena itu, power
MOSFET mudah terpengaruh oleh terminal runaway dibandingkan
dengan BJT, karena keuntungan dari mereka, power MOSFETs akan
memberikan aplikasi formal dengan menggunakan BJTs.
4
Pada saat impedansi
input tinggi,
MOSFEt,akan tergerak
oleh BJTs.
Saklar waktu akan
pendek dari power
MOSFET disbanding
…. Power MOSFET
mudah terpengaruh
oleh thermal runaway
disbanding oleh BJT.
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
TRANSFORMATOR
Fungsi dari trafo yaitu menyediakan tegangan tetap dan memisahkan tegangan aliran
beban dari aliran ac. Fungsi pemisahan pada trafo sangat penting. Dengan menggunakan
transformator yang sesuai, beban tidak tersambung langsung ke bagian lain dari rangkaian listrik.
Ini meminjamkan ukuran keselamatan untuk kerjanyapada rangkaian. Terkadang pada perhatian
ekonomis, memiliki model power supply tanpa trasformator terutama sekali pda radio dan
penerimaan televisi. Kemudian, jika salah satu terhubung dengan power sistem ground, yang ada
sering terjadi mengenai casis ( yang bermaksud pada sebelah lampiran pita isolasi ) dapat
menjadi fatal.
Pemisahan merupakan hal yang perlu untuk rangkaian ( osiloscope dan peralatan
laboratorium lainnya sebagai contoh ) Hal tersebut sebagai antar penghubung dengan
perlengkapan yang memiliki keadaan ground.
Disamping memiliki nilai tegangan yang sesuai, trasformator harus memiliki arus yang
sesuai. Kerugian pada lilitan transformator penting untuk meningkatkan suhu. Apabila arus yang
sebenarnya melebihi nilai yang di tentukan, selamanya pita isolasi berkurang secara dratis.
Selanjutnya, operasi transformator kebanyakan memiliki arus yang pontesial berbahaya.
Tentu saja, nilai rms pada arus di lilitan trasformer menentukan jumlah untuk pemanasan.
Karena aliran arus berdurasi pendek, amplitud pulsa yang tinggi, nilai rms lebih besar dari ratarata beban arus. Pada perkiraan rms kedua arus lilitan pada masa beban arus dc terdapat pada
gambar 10.37 yang memperlihatkan retifier. Perkiraan dipakai untuk digsen yang khas
mengandalkan pada parameter, arus rms bisa lebih tinggi dari perkiraan, oleh karena itu perlu
diperhatikan. Arus rms menjadi lebih tinggi dari trasformator resis rendah, dioda resistansi
rendah dan kapasita filter besar.
Karena pada resistansi lilitan rata-rata kedua tegangan arusnya menurun dari trasformator
.Regulasi dari trafo di definisikan :
Regulasi = Voc – Vfi x 100
%
Vn
Dimana Voc adalah rangkaian terbuka dari tegangan kedua dan Vfl adalah beban penuh
tegangan kedua dengan beban hambatan menggambarkan nilai arus. Tipe khas dari trasfomer
5
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
pada elektronik memiliki regulasi antara 5 % sampai 20 %. Tegangan, arus dan nilai regulasi
dapat dipergunakan untuk mencari equivalen Thevenin untuk trasfomator.
DIODA
Fungsi dioda adalah arus yang menghantarkan tegangan dengan aliran satu arah dan
menyaring kapasitor. Nilai dioda yang masuk lebih besar dari aliran forward dan tegangan
pembalik (VIP) pada sekitar rangkaian. Jika nilai aliran forward dari dioda melampaui maka
dioda akan panas sehingga tidak ada penghantar. Jika nilai tegangan pembalik melampaui
memungkinkan dioda pada posisi breakdown, sebab aliran reverse mengalir besar dan
menghilangkan aliran ke komponen.
PENYARING KAPASITOR
Fungsi kapasitor adalah yang mempunyai persediaan muatan listrik dan dapat melepaskan
muatan listrik. Sehingga mengeluarkan tegangan yang mendekati nilai konstan.
ILT
ILT
Vr
2Vr
Persamaan kedua periode T dalam input (T=1/60 s) diantara muatan IL dan Vr memiliki
titik puncak tegangan.
Kecuali muatan terlalu banyak pada volume capasitor, karena nilai yang di hasilkan sama,
dan mendapatkan nilai yang masuk bersifat negatif pada komponen durasi. Berapapun nilai
kapasitor yang hilang antara -50 % sampai +100 %. Karena itu determinan pada tegangan
kapasitor tetap.
Partikel buruk yang dihantarkan ke kapasitor akan merubah nilai yang tak tetap.
Tingginya nilai amplitude dapat menghantarkan arus ke rangkaian dioda, sehingga nilai power
akan bertambah.
6
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Biasanya, agak besar tegangan kapasitor untuk tenaga tipe keterangan muatan kutub
kapasitor, sasaran yang pantas pada polaritas, dan sangat cepat gagal yang hubungannya tidak
sama.
Kita juga memperhatikan jumlah maximum nilai tegangan pada kapasitor, jumlah
tegangan dengan harga khusus tidak melebihi nilai maximum tegangan.
Aliran muatan dc yang di kirim ke kapasitor titik rendah. Berapa banyak aliran yang
mengalir dan nilai ini konstan untuk tegangan lebih besar resistansinya. Kita harus cek hasil dari
nilai muatan yang di kirim ke penyaring kapasitor.
Pada gambar 10.37 menunjukan permulan tambahan nilai pada trafo
It rms = 1.2 IL, avg
Karena nilai yang di miliki 1 A, mempunyai tegangan pendahulu It rms = 1.2 A. Sehingga
kita menyusun dengan pengaman, akan mendapat transformer yang nilainya tetap 1.5 A.
Selanjutnya, kita harus memilih dioda yang tetap. Sebelum mencoba manufacture data
dari dioda tersebut. Nilai yang dimiliki antara 1N4001 sampai 1N4007 seri. Dioda mempunyai
nilai sampai 1000 V untuk 1N4007. Jika tegangan relative, akan bernilai 1N4001 dan melebihi
nilai dari PIV. Pada rangkaian, nilai rata-rata pada dioda 0,5 A. Berapa banyak, nilai yang dikirim
oleh dioda pada kapasitor penyaring. Sehingga kita mengambil nilai rata-rata. Karena nilai itu
nilai dari aplicasi tidak seimbang nilai harus positif atau dismakan.
Terlabih dahulu sat menyusun rangkaian nilai yang ada pada rangkaian disamakan atau di
positifkan. Kita harus memperhatikan rangkaian pendahulu atau informasi dari manufactur untuk
menstabilkan rangkaian.
Nilai pendahulu 1N4001, selanjutnya, kita memperhatikan nilai tegangan yang di peroleh.
Hasil yang di dapat dari rangkaian tersebut menunjukan titik puncak tegangan Vr = 2 V. Hasil ini
seimbang dan tetap. Jika Vr lebih besar, maka mempengaruhi nilai tegangan, penyaring kapasitor
lebih banyak dari hasil titik puncak, tegangan Vr = 10 V, maka tenaga tidak mempunyai daya
karena tegangan pada regulator terlalu tinggi.
Percobaan indicator titik puncak pada dioda bernilai 5-20 menit terlalu tinggi
tegangannya. Maka nilai kapasitor tidak seimbang, karena itu titik puncak pada dioda keadaanya
7
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
berubah menjadi 5-20 A. Data hasil dari 1N401 dioda dapat di ambil kesimpulan nilai tegangan
forward 1.5 V dengan nilai konstan.
Dalam penjumlahan nilai resistansinya a 1-V turun. Hasil yang di peroleh sama, karena
itu dalam menyusun rangkaian nilai tegangan harus berkisar 8 V- 9 V.
Voc = Vl min + V dioda + Vr + Vdrop
Voc = 9 + 105 + 2 + 1 = 13.5 V
Karena rangkaian mempunyai tegangan dari 105 V – 130 V, kita harus teliti dari
mentransfer titik puncak ke rangkaian. Karena itu titik puncak rangkain mempunyai nilai
tegangan tetap 120 V.
120
Voc
105
Rumus tegangan rangkaian :
Voc = Voc x 0,707 = 10.9 V
Hasil asumsi 10 %, minimum nilai tegangan Vf1 = 9,9 V pada transfer arus 1,5 A dan
19.8 dengan melihat catalog harus memperhatikan betul. Jika terjadi kesalahan hasil nilai yang di
dapat maka akan gagal.
Pusat ketukan pada transfer kedua harus bernilai 1.5 A dan 19.8 V, sekarang kita
bicarakan catalog pabrik untuk menentukan transfermator yang pantas. Sering kita temukan
produk. Standar dengan nilai yang tidak memenuhi yarat. Maka kita harus selectif dalam
memperhatikan nilai untuk mendapatkan karakteristiknya, biasa memerlukan spesipikasi model
mengira bahwa waktu transformer untuk memperoleh nilai :
1. Kedua tegangan 120 V
2. kedua tegangan arus bernilai 1.5 A
3. Regulasi 10 %
8
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Prosedur pada contoh 10.6, kita harus memperhatikan kedua tegangan lingkaran mewakili
11-V atau (11 x 2 = 15.6) tegangan yang nilai resistansinya 0,67 ohm dan untuk aliran tegangan
105 V pada kedua tegangan berkurang 15,6 x 105/120 = 13.6 V.
Lalu, perhitungan tegangan pada penyaring kapasitor dan menentukan gambar titik
puncak riak tegangan. Vr = 2 V demikian seperti :
ILT
1 x 1/160
2Vr
2x2
Sekarang kita memprtimbangkan nilai tegangan pada kapasitor. Dibawah tegangan tinggi
umur kondisi untuk mendapat nilai, kita mengharapkan tegangan pada kapasitor (perkiraan) 15.6
x (130/120) = 16.9 V. mengira , sesudah menyusun catalog mendapatkan 4700 MF kapasitor
elektrik bertoleransi antara -10 % sampai + 50 % dan nilai tegangan 20 V.
Kita harus mempertimbangkan nilai arus pada kapasitor jika arus pada kapasitor tinggi
atau terlalu panas maka akan gagal
(kegagalan hasil). Keterangan kapasitor arus bernilai
maximum 2 A.
Pada gambar 10.39 sebenarnya diagram rangkaian, tegangan regulator terdiri dari
memelihara tegangan konstan. Dan kita harus teliti dengan tegangan tarikan rectifier konstan 1 A.
Pada gambar 10.39 diagram rangkaian SPICE simulasi. Mewakili 1-A dc sumber
tegangan kedua tegangan lingkaran trafo kita harus memprhatikan kedua tegangan dengan syarat
aliran tegangan 105 V, karena mengecek ulang hasil tegangan minimum berbanding dengan
kondisi.
Pada gambar 10.40 hasil tegangan rendah sesudah kecil jangkauan manfaat tegangan
minimum rendah 9 V. titik puncak tegangan seimbang 2 v.
Pada gambar 10.41 memperlihatkan arus dioda selesai pemberitahuaan aliran pertama
harus diganti. Karena bahwa tegangan kapasitor awalnya titik rendah. Jadi putaran pertama harus
dikirim dengan harga kapasitor referensi data memperlihatkan 1N4001 pada gelombang dioda
yaitu 30 A tegangan 10.5 A yang harus diamati pada nilai dioda menggunakan kemungkinan
harus determinan dengan arus pada kapasitor 1.38 A yang mana dengan nilai kapasitor.
9
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Ingin mengecek tambahan pada sekitar gelombang dapat diperoleh bagian tinggi tegangan
kondisi beban arus berjarak titik rendah 1 A akan di dapat pada sekitar komponen yaitu dengan
nilai aliran tegangan pada perpotongan jarak.
Nilai toleransi 10 %- 5 V dipanaskan sebaliknya menggunakan persediaan potongan dari
contoh 10.8 nilai maximum ambisi temperature 50 derajat nilai maximum beban arus adalah 1 A.
SOLUSI
Pertama, kita perkirakan nilai maximum tenaga menghamburkan nilai regulator dan kita
harus mempertimbangkan tingginya kondisi tegangan dan minimum tegangan yang keluar,
karena nilai minimum dapat keluar masuk dank arena itu memperngaruhi tenaga pada regulator.
Regulator dan tenaga sangat berguna nilai rata-rata maximum tegangan
pengiriman
bernilai tetap. Contoh pada 10.8 kita mentrasfer dari titik puncak rangkaian dengan tegangan 15.6
V. harga nominal tetap tegangan 120 V.
130
Voc = 15.6 x
120
Contoh 10.8 kita menirukan rangkaian kondisi tegangan. Jika ingin mendapatkan
tegangan 16.9 V dan simulasi.
Pada rangkaian, akan mendpatkan tegangan kira-kira berkisar 12.8 V sehingga rata-rata
tagengan pada regulator sebesar Pin = 12.8 V x 1 A = 12.8 W. Bagaimanapun , nilai minimum
teganagn menggunakan nilai Po = 4.5 V x 1 A = 4.5 W. Akibatnya maximum tegangan di
hamburkan keregulator dengan nilai PD = Pin – Po = 8.3 W
Saat terjadi persimpangan temperature Tj max untuk PD = 8.3 W dan Ta = 50 %. Pada
awalnya mengambil Tj max = 150 0C, merupakan nilai khas dari tegangan regulator Ics. Lalu kita
dapat menghitung nilai max pada terminal junction menuju resistansi ambient thermal .
TJ max – TA max
150-50
θJA max
0
PD max
8.3
10
C/W
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Pastikan kita mempertimbangkan nilai regulator θjA max satu kemungkinan pada
Lm7805 model, To-220 AB case.
Kasus ini berhubungan dengan terminal utama. Lalu kita dapat menegaskan
percobaan, kita memperoleh θ CS = 0,5 0C/W. Sekarang resistansi max thermal membolehkan
untuk mendapatkan panas sink, yaitu :
θSA max = θ JA max – θ CS = 12.0 – 4 – 0,5 = 7,5 0C/W
kemudian, kita berbicara tentang jenis dari pabrik heat-sink untuk mendapatkan hea-sink
yang sesuai persyaratan. Banyak unit yang tersedia dan kita dapat membuat pilihan dasar pada
syarat yang lain, seperti secara fisik. Model yang bagus memiliki beberapa batasan, jadi kita
dapat memilih sink dengan θ SA yang maximum.
Karena pada regulator μA7805 memiliki internal thermal dan perlindungan rangkaian
pendek, ini mematikan apabila suhu persimpangan menjadi terlalu tinggi. Selanjutnya, dibatas
bawah dari kondisi rangkaian, arus keluaran berada pada batas 0,75 A.
11
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
10
OUTPUT
STAGES DAN
POWER
SUPPLIE
10.1 THERMAL CONSIDERATION
Tegangan yang berlebih dapat menyebabkan panas pada power amplifiers and power
supplies. Kecuali panas yang di timbulkan pada sekitar udara , dapat dihilangkan ketika
panas berlebih . Pada berbagai situasi , panas yang mengalir pada sekitar keping silicon pada
rangkaian , keping silikon dilindungi selubung , berupa cincin mika , penyaring panas dan
membuang ke udara . lihat pada gambar 10.1.
Kita harus dapat memilihan peralatan yang tepat , cara untuk memilih alat dan
penyaring panas menjamin suhu pada keeping silikon selalu pada nilai maksimal yang
dihasilkan. Sering kali , suhu pada keping dihubungkan dengan junction temperature., karena
daya sangat diperlukan pada BTJ yang terdapat pada collector – base junction. Jadi
penghubung ini sangat panas pada sambungan alat . Suhu maksimal pada sambungan yang
diizinkan Tj max 200 C untuk alat (cilicon ) dengan selubung metallic dan 150 C alat
dengan selubung plastic.
TAHANAN PANAS (thermal resistence)
Aliran panas antara dua sambungan pada bentuk fisik jika berada pada suhu antara 2
sambungan . Jika , keeping adalah suhu tinggi pada selubung . samahalnya , selubung pada
suhu tinggi namun panas hilang ,yang menurunkan adalah pengatur suhu udara .
Pada bagian yang kuat, perbedaan suhu adalah sebanding dengan daya panas . Sehingga
dapat kita tulis
TJ – TA = ø JA PD
( 10.1 ) Rumus persamaan
Dimana TJ adalah suhu sambungan , TA adalah suhu udara , PD
adalah daya
terdapat pada rangkaian , dan ø JA is the thermal resistance dari sambungan ke daya ,
persamaanya dapat kita tulis
TJ – TC = ø J C PD
( 10.2 ) Rumus persamaan
1
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
TC adalah suhu tabung dan ø J 0 C adalah sambungan ke tabung tahanan panas . Persaman
lainya dapat ditulis dalam persamaan suhu dibeberapa titik . Rangkaian analog ini dengan
ohm’s law . pengatur suhu pada pemutar tegangan , pengatur daya mengatur arus , dan
pengatur kapasitas panas pada kapasitas elektronik. Panas mengalir pertama dari sambugan
ke tabung ,kemudian dari tabung ke penyaring panas , dan dari penyaring panas ke ambient.
Demikian juga jumlah kapasitas panas dari sambungan ke ambient, ø JA adalah jumlah dari
sambungan dengan tabung kapasitas panas ø J C ,tabung ke penyaring kapasitas panas ø CS ,
dan penyaring ke pusat penyaring panas ø SA .
ø JA = ø J C + ø CS + ø SA
( 10.3 ) Rumus persamaan
Sambungan ke tabung kapasitas panas ø J C tergantung dari alat dan pembungkusnya
. Desain alat dapat direduksi kapasitas panas dengan memilih pembukus yang relative besar
dan keping semikonduktor yang terdapat didalamnya dengan tabung baja . .Namun demikian
alat yang mengunakan tenaga tinggi memiliki satu penyambung pada elektik pusat tabung .
contohnya , kolektor pada daya BJTS yang sering dihubungkan pada tabungnya.
Namun demikian pada jenis aplikasi sirkuit , kolektor pada daya BJT tidak mendapat
tegangan ground. Sehingga pada pembukus mika selalu terdapat diantara tabung dan
penyaring panas ( yang selalu terhubung dengan ground pada sambungan )
Pembuatan jalur ,kita control sambungan ke tabung resistensi panas dengan memilih alat dari
yang lebih bagus. Beberapa cara pemilihan alat yang bagus dalam pengunaan berbagai macam
perancangan.
Contoh 10.1 sambungan dengan tabung resitansi panas
Buat pembagian power transistor maksimal suhu penghubung 150 0 C . selanjutnya
dengan suhu tabung 25 0 C ,tedoya maksimal yang digunakan 15 W , tentukan sambungan ke
tabung resistansi panas.
PENYELESAIAN tentukan sambungan dengan suhu maksimum PD =15W dan TC =25 0 C
kita peroleh :
ø J C = (Tj –Tc) / Pd
= (150-25 ) / 15 = 8.33C/W
Contoh 10.2 pengunaan kurva daya
Kurva daya ditunjukan gambar 10.3 adalah perlu dalam mrngetahui daya transistor. Bentuk
kurva adalah gambar simple yang menunjukan daya hilang maksimum yang diizinkan
dengan suhu pada tabung . penemuan suhu sambungan maksimum dan sambungan ke tabung
resistansi panas .
PENYELESAIAN
pada titik nol kurva menunjukan daya yang hilang untuk Tc = 200 0 C
2
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Namun demikian, suhu maksimum penghubung adalah Tj = 200 0 C . dimana suhu tabung
adalah 25 0 C , daya hilang yang diizinkan adalah 40 W . ini kita dapat
ø J C = (Tj –Tc) / Pd
= (200-25 ) / 40 = 4.375 C/W
ditunjukan dalam resistasi panas adalah besarnya berbanding terbalik dengan bentuk kurva
yang condong. Kurva yang ditunjukan pada gambar 10.3 adalah konstan terhadap suhu tabung
terbawah 25 0 C . hingga turunan antara sambungan dan tabung ukuran besar , penunjukan
tempat hot spots dalam alat banyak menyerupai . ini tidak bagus untuk daya - bentuk kurva
yang konstan untuk suhu tabung yang rendah.
Pada saat jenuh terjadi
Vo max = Vcc – 0.2
(10.6)
Ketika Vo pada keadaan negatif, terjadi perpotongan yang disebabkan Q1 dalam keadaan
cutoff atau disebabkan Q3 dalam keadaan saturasi. Pada saat Q1 cutoff pada output menjadi
Io min = - I bias
(10.7)
Vo mmin = - RLI bias
(10.8)
Dan teganggan output adalah
Pada bagian lain, Q3 dalam keadaan saturasi, output dari keadaan ini adalah
Vo min = - VEE + 0.2
(10.9)
Pada saat daerah Q1 aktif, teganggan antara basis-emittor sebesar 0.6 V.(diasumsikan silikon
transistor pada suhu ruang.)
3
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
10.4 PENGUAT KELAS B
Penguat kelas telah dibahas di bagian 9.2 (berhubungan dengan gambar 9.7). Kita
berasumsi bahwa anda memahami bahasan itu. Pada bagian ini, kita perluas pengetahuan kita
tentang sikuit.
Kita menggunakan gambar sirkuit penguat kelas B yang sederhana pada gambar 10.18
untuk mengilustrasikan konsep. Disini dikatakan, sikruit ini memiliki simetri pelengkap
karena sikuit ini menggunakan transistor npn dan pnp dalam {a symmetric topology}. Kita
katakana juga bahwa sirkuit ini dipasangkan secara langsung karena tidak mengguakan
kapasitor kopling atau pengubah.
Banyak variasi yang mungkin dari sirkuit ini. Misalnya kadangkala hanya tegangan
positif pada sumber tegangan yang bekerja. Kemudian sirkuit dibias setengah dari sumber
tegangan dan digunakan kopling kapasitas untuk mencegah komponen dc dari mendekati
aliran (Kita {consider some variations of the basic circuit in the problem at the end of the
chapter})
Membahas Cacat Penyebrangan (Crossover Distortion)
Seperti yang telah dibahas pada bab 9, sirkuit kelas B sederhana mengalami cacat
penyebrangan (Lihat gambar 9.10 halaman 565 untuk mengilustrasikan bentuk gelombang
dengan cacat penyebrangan ). Sirkuit gambar 10.18, transistor Q1 {conducts} ketika sumber
tegangan vs lebih dari 0,6 V (Kita berasumsi silikon diatur dalam suhu kamar) kemudian vo 
vs – 0,6 . Begitupula Q2 {conducts} untuk vs kurang dari  0,6 V, kemudian vo  vs + 0,6.
Untuk vs antara  0,6 dan 0,6 , Begitupula transistor {conducts} dan tegangan keluarannya
adalah nol (hasilnya karaktertistik transfer nonlinier yang ditunjukkan pada gambar 9.8 pada
halaman 563)
Pada bab 9, objek utama kita adalah
untuk mendemonstrasikan bagaimana kegunaan
+ VCC
umpanbalik negatif (Feedback negative) bisa
menimbulkan cacat (distorsi) pada penguat. Kita
lihat bahwa penambahan {a high-gain
Q1
differential} penguat dan umpanbalik untuk
tingkat dasar kelas B bisa menghilangkan cacat
penyebrangan. Kita berasumsi {high-gain}
diferensial penguat ideal untuk {emphatically}
+
+
Q2
demonstrasi kemampuan dari umpanbalik
vo
RL
vs 
negatif dalam menurunkan cacat.


Dalam sirkuit yang praktis, akan lebih
baik untuk membiaskan kerja sirkuit untuk
 VEE
membantu
menurunkan
cacat
(distorsi),
dibandingkan dengan mempercayai sepenuhnya
umpanbalik negatif. Ada beberapa alasan untuk
Gambar
itu. Misalnya, untuk {overcome gross distortion
10.18
in a highly effective manner}, loop {gain} A harus sangat besar, seperti yang telah dibahas
pada bab 9, bisa dilakukan untuk memperjelas permasalahan. Lebih jauh lagi, keluaran
penguat diferensial dibutuhkan untuk {slew very rapidly }ketika konduksi dimana dari Q1 ke
Q2 ({the rapid slew rate is evident} dalam bentuk gelombang digambarkan pada gambar 9.11
halaman 566).
4
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Akan sulit untuk mendesain {a practical high-loop-gain} penguat umpanbalik memiliki
stabilitas yang bagus dan dibutuhkan rata-rata pemutaran. Maka, pendekatan yang baik adalah
untuk {attempt to achieve}karakteristik transfer linier yang dekat untuk tingkat keluaran
dengan pembiasan sirkuit desain yang baik. Kemudian umpanbalik negatif dengan yang tidak
terlalu besar dari {a modest value of loop gain} bisa digunakan untuk membersikan cacat
(distorsi) yang berkelanjutan.
Pembiasan Sirkuit
Salah satu cara untuk mengurangi cacat penyebrangan (crossover distortion) adalah
bias sumber tegangan antara basisi dari transistor, yang diindikasikan pada gambar 10.19.
Untuk silikon yang diatur pada suhu kamar, kita menggunakan Vbias  0,5 V, jadi kedua
transistor pada tepi dari konduksi vs = 0. Kemudian hanya signal tegangan positif kecil karena
Q1 {to conduct}, dan signal tegangan negatif kecil karena Q2 untuk melakukan Maka,
kebanyakan dari cacat penyebrangan dihapuskan.
Jika bias sumber tegangan yang ditunjukkan pada gambar 10.19 konstan,
permasalahan yang serius muncul ketika suhu Q1 dan Q2 naik, yang dapat dipastikan pada
daya amplifier. Perlu diingat bahwa VBE memberikan arus turun dengan temperatur oleh
approksimasi 2,5 mV/oC. Dengan demikian , jika bias tegangan konstan dengan temperatur,
pada akhirnya melakukan pengaturan mempunyai nilai penting karena adanya kenaikan
temperatur. Nilai yang tinggi meningkatkan tenaga {dissipated} dalam
pengaturan dan peningkatan temperatur yang besar. Tergantung pada kemampuan {of the heat
sink} untuk menggerakan panas, thermal {runaway} dan {destruction of the transistor ca
occur}.
Oleh karena itu, {it is desirable}
untuk bias tegangan untuk menjadi lebih kecil seiring dengan kenaikan temperatur. Ada satu
cara untuk menyelesaikan dengan baik ditunjukkan pada gambar 10.20. Bias tegangan untuk
Q1 titik silang R2, dan titik silang dioda D1. Jika dioda dipasang pada {heat sink} yang sama
di Q1 dan di Q2. Jadi seluruh pengesetan temperatur sama, bias tegangan secara otomatis turun
seiring dengan naiknya temperatur karena titik maju pada turunnya dioda.
Resistor dengan symbol RE menstabilkan titik bias pada tingkat yang lebih tinggi..
Untuk efisiensi, RE harus lebih kecil dibandingkan dengan RL. Dalam bentuk yang tipikal, RE
15 % atau 10 %dari RL. Variasi dari sirkuit ini hanya menggunakan satu diode atau thermistor
yang ditempatkan {of the diodes are common}. (Thermistor yaitu resistor yang nilainya
tergantung pada perubahan suhu).
5
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
+ VCC
Vbias

+
+
vs

Vbias
+

+ VCC
Q1
Q2
+ VCC
R1
+
RL
R2
vo
Vbia



VEE
Gambar
10.19
Q1
+
s

+
vs
+
Vbia

RL
s


D
RE
Q2
1
D R1
2
RE
R2

VEE
Gambar
10.20

VEE
{VBE Multiplier}
Sirkuit lain yang {adjust} bias tegangan dengan temperatur yang diilustrasikan pada
gambar 10.21. Bagian dari sirkuit yang terdiri dari R1, R2 dan Q3 yang diketahui sebagai
pengali VBE. Oleh karena itu arus yang melewati R2 adalah
I2 = VBE3/R2
(10.19)
Pada disain yang bagus sirkuit, arus basis dari Q3 diabaikan dibandingkan dengan I2.
Kemudian arus yang melalui R1 di approksimasikan sama {to I2}, dan bisa kita tulis
VCE3  I2 (R1 + R2)
(10.20)
Dengan mensubtitusi (10.19) dengan (10.20), kita dapatkan
VCE3  VBE3 (1 + R1/R2)
(10.21)
6
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Dengan {an appropriate selection} dari rasio R1/R2, kita dapat menghasilkan bias
tegangan dengan pengalian khas VBE3 yang diinginkan. , kita akan memilih R1/R2 1 jadi
VCE3  VBE3, {overcomes} gabungan tegangan VBE dari Q1 dan Q2, {thereby nearly
eliminating } cacat penyebrangan.
Satu aspek dari sirkuit yang ditujukkan pada gambar 10.21 {is that displays an offset}.
Untuk Vs = 0 dan VCE3  2VBE3, Q1 dibiaskan dan tegangan keluaran VCE3  VBE1  0,6 V
pada suhu kamar. (Untuk Vs   0,6, keluarannya akan beraproksimasi nol). Biasanya kita
dapat {design the driver} penguat {to compensate for this offset}.
+ VCC
I
+ VCC

R1
Q1
RE 1
Q3
R2
RE 2
RL
+
vo

Q2
+
vs


 VEE
Gambar
10.21
{Power Calculation in Class-B Amplifier}
Mari kita anggap tenaga {dissipation} untuk penguat kelas B dengan keluaran sinyal
sinusoida, Ditunjukkan pada gambar 10.22. Tegangan keluarannya adalah
vo(t) = Vm sin (t)
(10.22)
dimana Vm adalah {the peak} tegangan keluaran. Arus keluarannya adalah
io(t) = Im sin (t)
(10.23)
7
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
+ VCC
Q1
+
Q2
RL
vo


VEE
io
Im
t
 Im
T
iC1
Im
t
T
iC1
Im
t
T
Gambar
10.22
8
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Dimana
Im = Vm / RL
(10.24)
Itu adalah puncak keluaran arus
Untuk mudahnya, kita asumsikan bahwa arus basis dari Q1 dan Q2 diabaikan dengan
arus kolektor, jadi iC1  iE1(t) dan iC2  iE2 (t).
Bentuk gelombang arus yang ditunjukkan pada gambar 10.22, setiap dari arus kolektor
adalah ½ gelombang dari gelombang sinus. ½ siklus positif dari arus yang keluar berasal dari
Q1 dan ½ siklus negatif berasal dari Q2 . Dapat ditulis
io(t) = iC1(t)  iC2(t)
(10.25)
Daya output
Po =
(10.26)
(karena rms output tegangan Vm/2 dan output daya adalah kuadrat dari {divided} oleh
hubungan resistor)
Daya dihantarkan melalui sumber positif
PCC = VCCICrata-rata
(10.27)
dimana arus rata-rata
ICrata-rata =
(10.28)
Karena iC1(t) = 0 untuk T/2 < t < T, kita ubah batas atas dari integral menjadi T/2.
{Using the fact that} iC1(t) adalah sinusoida dari range integral, kita dapatkan
ICrata-rata =
(10.29)
Integrasi dan evaluasi , kita dapatkan
ICrata-rata =
(10.30)
Mengingat bahwa = 2f = 2/T, maka kita mendapatkan T = 2. Kita subtitusi persamaan
ini ke persamaan (10.30), kita dapatkan
ICrata-rata = Im/
(10.31)
Kita gunakan persamaan (10.24) untuk mensubtitusi Im ke dalam persamaan (10.30), Kita
dapatkan
ICrata-rata = Vm/RL
(10.32)
{Utilizing} persamaan (10.32) untuk mensubtitusi ICrata-rata ke dalam persamaan (10.27), kita
menemukan bahwa ekspresi untuk daya yang berasal dari sumber tegangan positif menjadi
PCC = VCCVm/RL
(10.33)
Begitupula dengan daya yang berasal dari sumber tegangan negatif yaitu
PEE = VCCVm/RL
(10.34)
Kita nyatakan bahwa daya {dissipated} pada Q1 dan Q2 sebagai PDQ1 dan PDQ2. Total
daya {dissipated}dalam transistor berbeda antara total daya input dan total daya output :
PDQ1 + PDQ2 = PCC + PEE  Po
(10.35)
Dengan menggunakan persamaan (10.26), (10.33) dan (10.34)di subtitusi dengan kata
lain, kita mendapatkan
PDQ1 + PDQ2 =

9
(10.36)
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Karena sirkuitnya simetris, PDQ1 = PDQ2. Maka kita dapatkan

(10.37)
x 100%
(10.38)
PDQ1 = PDQ2 =
efisiensi dari penguat adalah
=
Dengan menggunakan persamaan (10.26), (10.33) dan (10.34) untuk mensubtitusi ke
persamaan (10.38), kita dapatkan
=
x 100%
(10.39)
Dengan mengabaikan saturasi tegangan dari suatu transistor, nilai terbesar dari output
amplitudoyang mungkin tanpa clipping yaitu Vm = VCC . Oleh karena itu, Efisiensi maksimum
dari tingkat kelas b adalah /4 x 100%  78,5%. Ini berlawanan dengan tingkat kelas A
dimana efisiensi maksimumdengan sinyal sinusoida adalah 25% (diasumsikan bahwa
transformer tidak ada). Perlu diingat bahwa eifisensi ini untuk gelombang sinusdari amplitudo
maksimum
Contoh 10.6
Penguat kelas B pada gambar 10.22 memiliki VCC = 15 V dan RL = 8 . Letak daya
output. Daya {dissipated}pada setiap {device} dan efisiensi dengan puncak output amplitudo
Vm. Asumsikan bahwa sinyal yang keluar adalah sinusoida.
PEMECAHAN MASALAH
Daya output didapatkan dari persamaan (10.26). Subtitusikan nilainya dan kita
dapatkan
Po =
=
Daya {dissipated} pada setiap transistor yang didapatkan dari persamaan (10.37).
Subtitusikan nilainya dan kita dapatkan
PDQ1 = PDQ2 =

=

Efisiensi kita dapatkan dari persamaan (10.39). Subtitusikan nilainya dan kita
dapatkan
=
x 100%
Letak dari daya dan efisiensi {versus} Vm ditunjukkan pada gambar 10.23
10
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id

(%)
Daya
(W)
16
80
1
2
8

Po
4
PDQ1 =
PDQ2
0
0
2
4
6
8
10
1
2
14
6
0
4
0
20
0
16
Vm
(V)
Gambar
10.23
Perbandingan Antara Kelas A dan Kelas B
Kita lihat pada gambar 10.23 bahwa {device} daya {dissipation}mendapatkan peak
output tegangan yang maksimum yang sama sekitar dua pertiga dari sumber tegangan VCC.
(sebenarnya maksimumnya adalah Vm = 2 VCC/). Daya maksimum {dissipation dari setiap
{device} adalah
PDQ1maks = PDQ2maks =
Pomaks
(10.40)
Dimana Po maksimum adalah output daya maksimum rata-rata. (Perlu diingat bahwa kita
berasumsi sinyal sinusoida telah dibahas. Lebih jauh lagi, kita abaikan saturasi tegangan dari
transistor)
Di sisi lain, pada kopling langsung penguat kelas A, efisiensi maksimumnya adalah
25%. Maka input daya masukan dari sumber tegangan adalah 4 Pomaks. Lebih jauh lagi,
penguat audio dioperasikan banyak dilakukan pada saat fraksi yang sangat kecil dari output
daya. Pada penguat kelas A, daya maksimum {dissipated}berlangsung pada daya output sama
dengan nol. Oleh karena itu, biasanya penguat audio kelas A sangat dekat dengan {maximum
device dissipation}. Di sisi lain, pada penguat kelas B, {the divice dissipation) adalah nol
pada output daya nol. Oleh karena itu, daya {dissipation}sebagai panas secara dramatis turun
untuk kelas B dibandingkan untuk kelas A pada keadaan operasi dibawah normal.
Ciri-ciri Penguat Audio Kelas B
Gambar 10.24 penguat audio kelas b yang lengkapyang sesuai untuk implementasi
tersendiri. Transistor Q1 dan Q2 membentuk tingkat output. Nilai rata-rata maksimum dari VCE
untuk output transistor Q1 dan Q2 harus lebih besar dari 2 VCC. Lebih jauh lagi, nilai tingkat
dari output transistor harus lebih besar dari puncak arus, dimana aproksimasinya VCC/RL.
Tingkat daya
dan {heat sink} untuk output transistor harus dipilih untuk
mengakomodasi daya {dissipation}maksimum yang diharapkan. Untuk input sinyal sinusoida,
{divice dissipation} berasal dari persamaan {10.40}.
11
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
+ VCC
+ VCC + VCC
+ VCC
I1
+ VCC

R
Q6
Q5
Q1
1
+
vo

RE 1

Q3
Q7
Q8
R2
+
vs

RE 2
RL
 I3
Ccomp
Q2
Q4

VEE
 I2

VEE
 VEE = 
VCC

VEE
RA
RB
C
Gambar
10.21
Resistor emitor RE1 dan RE2 membantu untuk menstabilitaskan titik bias dan untuk
mengurangi distorsi. Resistor ini dipilih jadi titik puncak tegangan drop across them is a small
fraction of VCC .
Multiplier didukung oleh Q3, R1 dan R2. Biasanya nilai resistor dipilih bias arus kecil
(mungkin 5% dari titik puncak arus)mengalir melalui Q1 dan Q2. Untuk kasus ini, penguat
bukan kelas B melainkan kelas AB.
Sumber arus I1 menyalurkan arus ke basis Q1 dan melalui multiplier VBE ke kolektor
pada Q4. Nilai dari I1 harus lebih besar dari puncak arus basis Q1 pada keadaan dibawah
normal. Selain itu clipping terus berlangsung.
12
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Transistor Q4 membentuk common emitor amplifier yang menghantarkan sinyal
kebasis Q2. Transistor Q6 dan Q5 merupakan {current mirror} dan mengantar arus sinyal ke
basis Q4 yang sama dengan sinyal arus pada kolektor Q7. (kita asumsikan bahwa area Q5 dan
Q6 adalah sama).
Transistor Q7 dan Q8 membentuk penguat yang berbeda . Sinyal input {applied} ke
basis Q8, dimana tanpa membalikkan input dari amplifier. Basis Q7 yang membalikkan input.
Jaringan negatif feedback didukung oleh RA, RB dan C.{the amplifier has a differential
input dan high gain}, sama dengan op amp, seperti yang digambarkan pada gambar 10.25.
Pada frekuensi untuk setiap resistansi pada kapasitor C jauh lebih kecil dibandingkan dengan
RB, {the gain } sirkuit di aproksimasikan
Av =
+1
Persamaan ini haya untuk loop tertutup {gainwas derived}asumsi op amp ideal dengan
{infinite} loop terbuka {gain}. Aproksimasi ini berlaku jika loop terbuka {gain magnitude}
dari amplifier jauh lebih besar dibandingkan dengan Av .
Kapasitor C termasuk dalam jaringan feedback jadi loop terbuka {gain} sirkuit {is
unity} untuk dc. (it is desirable} bahwa {the dc offset be amplified by only unity}, {thereby}
meminimalkan tegangan dc {applied} untuk {the load}
+
VCC
+
vs

+


RL
 VEE
vo

RA
RB
C
+
Gambar
10.25
13
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
+
VCC
RB1
+
VCC
+

vs +

C
RL
RB2
+
vo

RA
RB
C
Gambar 10.26
Kapasitor Ccomp (lihat gambar 10.24) {compensates} amplifier, Seperti pembahasan
bab 9, tergantung pada rasio feedback RB/(RA + RB), respon yang tidak diinginkan (bising
bahkan osilasi) bisa berlangsung jika {compensation} tidak bekerja.
Operasi dengan Sumber Tegangan Tunggal
Kadangkala {it is desirable} untuk mengoperasi dari sumber tegangan tunggal. Ini
akan diselesaikan dengan baik seperti potongan gambar 10.26. Resistor RB1 dan RB2 terbentuk
{devider} tegangan yang dibiaskan tanpa membalikkan input pada aproksimasi setengah dari
sumber tegangan. Karena dc {gain} sirkuit adalah aproksimasi tunggal, output tegangan juga
setengah dari sumber tegangan . Input dan output kopling kapasitor digunakan untuk
mengisolasi bias tegangan dc dari sumber {and load}
{Compound} Tranistor untuk Tingkat Output
Pada penguat tegangan tinggi, arus basis dari output transistor bisa lebih besar.
Dengan kata lain, input impedansi dari tingkat output bisa lebih kecil. Hasil ini pada {low
gain}untuk tingkat common emitor didukung oleh Q4 pada gambar 10.24. Solusinya adalah
menggunakan tingkat {compound}. Tingkat output menggunakan Darlington-connected
transistor yang diilustrasikan pada gambar 10.27.
14
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
+ VCC
+ VCC
Q1
RL
Q2
 VEE
 VEE
Gambar
10.27
Gambar
10.28
Konfigurasi lain bahwa menggunakan npn transistor untuk kedua dari output utama
{device} ditampilkan pada gambar 10.28
10.5 REGULATOR TEGANGAN LINIER
Fungsi dari sumber tegangan adalah untuk mengantarkan sumber dc yang stabil yang
bebas dari bising dan ac yang berdengung untuk komponen system elektronika. Ciri-ciri dari
input sumber tegangan adalah standar 60 Hz ac distribusi tegangan dari (aproksimasi) 120 V
rms. Bagaimanapun, {particulary} pada aplikasi mobile (automobile, pesawat dll), Sumber
tegangan utama bisa tegangan ac dengan spesifikasi yang berbeda, atau bisa saja tegangan dc
berbeda paa nilai output yang diinginkan.
Beberapa tegangan output dengan kemampuan arus yang berbeda mungkin
dibutuhkan. Misalnya, Pada system incorporating yang berukuran sedang sirkuit digital dan
manual, + 5 V dengan kapasitas arus 10A dan  15 V dengan kapasitas arus 1 A setiap
kebutuhan yang berbeda.
Pada umumnya, sumber tegangan harus didisain untuk kegiatan dengan input tegangan
yang variabel. Misalnya, komponen yang mungkin dibutuhkan untuk {properly}dengan garis
sumber tegangan  15% dari nilai nominal. Lebih jauh lagi, arus yang masuk{may vary},
{tending }untuk merubah tingkat tegangan output pada sumber. Oleh karena itu, sumber
tegangan biasanya {contains} regulator tegangan yang secara otomatis {adjust} tegangan
15
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
output untuk {maintain} nilai konstan yang dekat, {regardless}tegangan input dan arus yang
masuk.
Gambar 10.29 menunjukkan diagram blok dari macam-macam sumber tegangan.
{Transformer, Rectifier} dan filter kapasitor {convert} gari tegangan ac untuk tegangan dc vc
yang tidak sempurna.
Tegangan ini terdiri dari komponen AC yang dikenal sebagai AC ripple. Selanjutnya, Vc
berubah-ubah untuk mengubah garis tegangan dalam dan aliran muatan dalam.
Regulator membagi Vc tegangan DC kasar ke dalam dua bagian : VL tegangan DC
tetap melintasi muatan dan meninggalkan VAB melintasi regulator.
Kedua dasar pendekatan ke tegangan regulator ini biasa digunakan. Bisa juga disebut
liniear regulator, BJTs (atau FETs ) mengatur aliran tenaga ke muatan, dan alat ini dijalankan
didaerah aktif mereka sendiri. Bila mana muatan tegangan menjadi lebih rendah ( atau lebih
tinggi ) maka value desired. Input alat akan dirubah ke atas ( atau ke bawah ) muatan
tegangan kearah desired value.
Pada switching regulator, alat akan dijalankan seperti menekan salah satu on atau off.
Penekanan ini menghantar tenaga pulsa frekuensi tinggi dari persediaan kasar ke unsur tempat
penyimpanan energi ( inductor atau kapasitor ) ini mempertahankan hampir muatan tegangan
yang tetap. Jenisnya, Bilamana tegangan output menjadi lebih rendah maka nilainya turun,
lamanya pulsa naik. Pulsa paling lama mengirim lebih banyak tenaga ke unsur tempat
penyimpanan energi, untuk itu output naik tegangan toward nilainya turun. Bersamaan dengan
itu, jika output tegangan terlalu tinggi, lamanya pulsa sangat dibutuhkan .
Pada biasanya, penekanan persediaan tenaga lebih efisien, lebih kecil dan lebih bagus
dalam menimbang dari liniear power supply dapat disamakan mempunyai kemampuan
outputnya. Tetapi , liniear power supply lebih kompleks dan jangan mengubahnya karena
dengan menekan transients (yang mana bisa dapat menyebabkan masalah berat saat menekan
persediaan tenaga yang digunakan dalm penerangan signal lemah ). Kita menyarankan liniear
power supply dalam buku ini.
Seperti dalam amplifier, penghilangan dapat menjadi besar dalam alat yang digunakan
dalam power supply. Untuk itu pertimbangan harus dapat diberikan untuk mencegah
kekayaan untuk memindahkan panas jadi temperature turun tidak menjadi terlalu turun.
Seringkali, dalam menentukan system elektronik, kami menempatkan pembelian yang
dibutuhkan power supply dari pabrik spesialis dalm power supply. Juga tidak lupa, beberapa
ilmu pengetahuan tentang internal operation dan disain perdagangan gelap sangat digunakn
dalam pembuatan tepat dari kataloag. Selanjutnya, special maksud aplikasi timbul untuk
dimana standard produk tidak tersedia, dan kostum disain menjadi sangat diperluakan.
Liniear Voltage Regulators
Fungsi diagram liniear regulator diperlihatkan dalam gambar 10.30. Kita akan melihat bahwa
dibawah kondisi yang pantas muatan tegangan VL hampIr bebas dari kedua arus muatan dan
mengubahnya dalam input tegangan Vc.
Muatan tegangan adalah contoh dari keberadaan pembagi tegangan R1 dan R2. Untuk
kemudahan analisis, kita mengabaikan arus input differensial amplifier. Demikian tegangan
input tidak berbalik dari amplifier adalah
16
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
R2
VL = βVL
R1 + R2
Jadi kita dapatkan bahwa perbandingan pembagi tegangan
V2 =
(10.41)
R2
Β=
(10.42)
R1 + R2
Input balik amplifier tersambung ke tegangan reference DC Vref, yang idealnya
seharusnya bebas dari dengungan AC dan temperature dengan variasi. Dalam prakteknya,
tegangan reference biasanya disediakan dioda zener.
Masukkan tegangan differential dari amplifier adalah
Vi = βVL - Vref
(10.43)
Kita membahas tegangan differensial lagi dari amplifier sebagai A. Dengan demikian,
tegangan amplifier adalah
VAB = Aνi
(10.44)
Menggunakan perbandingan (10.43) untuk mensubsitusi dari νi dalam perbandingan (10.44),
kita mendapatkan
VAB = A(βνL – Vref)
(10.45)
Dengan melihat gambar (10.30) dan menggunakan perbandingan tegangan, kita memperoleh
Vc = νAB + νL
(10.46)
Menggunakaan perbandingan (10.45) untuk mensubsitusi dari VAB, kita mendapat
Vc = A(βνL – Vref) + VL
(10.47)
Pemecahan perbandingan (10.47) untuk VL, kita memperoleh
AVref
Vc
V =
L
+
Aβ + 1
(10.48)
Aβ + 1
Jika Aβ sangat besar samakan dengan kesatuan, rumus pertama disisi kanan dapat ditiadakan,
dan kita dapatkan
Vref
VL =
R2
= Vref
β
(10.49)
R 1 + R2
17
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Dengan demikian, berikan amplifier tinggi lagi dan tegangan reference stabil Vref, muatan
tegangan tetap. Untuk menjumlahkannya, poin yang paling penting dalam menentukan
regulator berdasarkan atas gambar (10.30) untuk mendapatkan tegangan reference yang stabil,
amplifier tinggi lagi tepat, jaringan pembagi tegangan stabil.
Tegangan Regulator Sebagai Negatif-Feedback System
Kata yang untuk dicatat bahwa regulator yang diperlihatkan dalam gambar (10.30)
adalah aplikasi dari negative feedback. Diperkirakaan bahwa sirkuit pertama-tama beroperasi
dalam kesetimbangan, dan kemudian muatan mulai mengalir arus yang besar.Efek langsung
dari besaran arus muatan mulai mengalir arus besar adalah penurunan dalam muatan
tegangan. Ini memutar balikan tegangan ke differensial amplifier, yang mana akan
dikembalikaan tegangan drop VAB melintasi regulator. Penurunan VAB cendrung untuk
menurunkan muatan tegangan. Dari sini, mengubah muatan dalam tegangan menentang dalam
feedback melewati amplifier.
Series Lawan Shunt Regulators
Regulator digambarkan dalam gambar 10.30 yang dikenal dengan series regulator karna
muatan tegangan dikendalikan oleh amplifier output, yang mana dalam series dengan muata.
Sangat mungkin untuk mendisain shunt regulator, yang mana elemen control dipasang dalam
paralel dengan muatan. Dalam shunt regulator, jika muatan tegangan rendah,elemen control
merespon dengan menyalurkan arus yang sedikit. Sirkuit shunt regulator yang sederhana
diperlihatkan dalam gambar 10.31. kita membahas sirkuit ini diBab 3.7. series regulator
hampir khusus digunakan dalam medium dan high-power aplikasi.
Contoh Low-Power
Gambar 10.32 melukiskan low-power linear power suplly. Sirkuit bukan contoh yang baik
dari disain arus praktek; sementara sirkuit telah didisain untuk melukiskan prinsip tegangan
regulator menggunakan peralatan general-purpose. ( bagan yang dimasukkan dalam field
name gambar 10.32, yang mana dapat didownload dari website ).
Puncak AC sumber 32-V diperlihatkan dalam gambar. Cocok untuk tegangan opencircuit perpindahan ke dua, dan Rt yang menggambarkan perlawanan net winding kedua. (
Kita akan mengupas lagi tentang perpindahan dan penilaianya ).
Kami telah memilih untuk menggunakan rectifier dioda 1N4002, yang mana siap
tersedia rectifier mahal. Dalam contoh ini, kami telah memilih sirkuit half-wave rectifier yang
sederhana, tapi nanti kita akan lihat bahwa kemampuan yang baik dapat diperoleh dengan
sirkuit fuul-wave.
Capasitor Cf sekali pengisian setiap perputaran arus yang mengalir melalui dioda D1.
Diantara puncak positif AC input, capasitor memasok arus ke muatan melalui regulator.
Hasilnya, tegangan kapasitor menampilkan ripple 60 Hz. Gambar 10.33 memperlihatkan
tegangan melewati kapasitor dan mengatur muatan tegangan, menduga bahwa ac input
menyala di t = 0. Setelah beberapa perputaran tegangan kapaitor menjangkau kondisi yang
kokoh, dengan beberapa volt dari puncak ke puncak ripple. Muatan tegangan hampir stabil
mendekati 15 V.
Resistor Rr memasok arus ke D2, dimana menyediakan tegangan reference yang tidak
berbalik OP-AMP input. Hasilnya tegangan reference mendekati 4.4 V dan stabil hanya
beberapa millivolt AC ripple.
18
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Differensial amplifier function dihasilkan oleh op-amp dan transistor Q1. transistor ini
dikenal dengan series pass transistor, karena itu dalam series dengan muatan dan arus muatan
harus jalan melewatinya. ( transistor dibutuhkan karena arus muatan melampaui kemampuan
dari op-amp.
Jika tegangan output dari op-amp naik dalam nilai, arus basis dari Q1 naik, dan
kolektor ke emitor tegangan VAB turun dalam nilai. Dengan demikian, Q1 bertindak sebagai
inverting amplifier. Untuk itu, inverting input dari op-amp berperan sebagai input tak balik
dari semua amplifier ( yang mana mengubah ripple op-amp dengan series pass transistor Q1 ).
Jika kita membandingkan gambar, kita melihat bahwa terminal inverting dari op-amp dalam
gambar 10.32 merespon input tak balik dari amplifier dalam gambar 10.30.
Bentuk resistor R1 dan R2 network tegangan – contoh. Nilainya telah terpilih jadi
tegangan output mendekati 15V. dalam praktek, tegangan dari dioada zener menampilkan
jenis unit ke unit. Kemudian, jika harga tegangan output dibutuhkan , contoh network harus
disesuaikan. Akhirnya, simulasi Rl muatan yang berguna.
Dropout Voltage
Sirkuit liniear regulator membutuhkan input output differensial VAB yang cukup untuk
pengoperasian yang tepat. Differensial yang minim dikenal sebagai dropout voltage. Untuk
contohnya, dalam sirkuit yang diperlihatkan pada gmbar 10.32, tegangan output op-amp
maksimum mendekati 0.4V kurang dari itu tegangan mengambilnya ke positif lower terminal
dari op-amp. ( sebenarnya, μA 741 tidak dijamin untuk menghasilkan output bagi positif
supply voltage. Model PSpice mewakili dari tipe unit pengganti dari unit worst-case ).
Selanjutnya, untuk transistor menjadi kedalam wilayah aktif, terminal yang baik harus bisa
mendekati 0.7 V lebih tinggi dari pada terminal emitor. Dengan demikian, dropout voltage
untuk sirkuit mendekati 0.4 + 0.7 = 1.1 V.
Kita harus pastikan bahwa nilai minimum dari tegangan dc kasar lebih besar dari
jumlah keinginan muatan tegangan dan dropuot voltage dari regulator. Dengan kata lain
regulator tidak dapat menghasilkan VAB yang cukup untuk mempertahankan VL yang tetap.
Contoh dari dropout diperlihatkaan dalam gambar 10.33.
Input vc tegangan dc kasar ke regulator harus cukup tinggi untuk menghindari dropout
dibawah normal operasi kondisi. Bagaimanapun juga, kita tidak boleh mendisain input
tegangan dc kasar yang mana lebih tinggi dari yang di butuhkan, karena arus muatan harus
mengalir melalui tegangan drop VAB, hasilnya menyianyiakan tenaga yang menyebabkan
panas didalam regulator. Dengan demikian, kita mendisain sirkuit sehingga tegangan input ke
regulator menjadi lancar lebih besar dari jumlah dropout voltage dan output tegangan yang
diinginkan dibawah kondisi worst-case.
Arus Dioda Waveforms
Arus melewati Dioda D1 untuk sirkuit dari gambar 10.32 ini diperlihatkan dalam gambar
10.34. arus mengalir dalam pulsa jika dioda forward bias oleh puncak positif dari tegangan
input ac.
Karena kapasitor tidak ada muatan untuk memulainya, gelombang pertama lebih besar
dari pulsa steady-state amplitudo. Kita harus memilih dioda, itu adalah dasar untuk menahan
arus gelombang pertama. Dioda 1N4002 adalah dasar untuk arus gelombang dari 30 A untuk
satu perputaran di 60 Hz, jadi itu beroperasi baik dengan nilainya.
Dalam steady-state, rata-rata arus melewati dioda sebanding dengan jumlah dari
muatan arus (50 milliampere), arus diambil oleh sampling-network sekitar 1 mA. Arus
digunakan oleh tegangan reference sekitar 1 mA, dan supply arus untuk op-amp sekitar 4 mA.
19
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Dari sini, rata-rata dioda arus adalah sekitar 56 mA. Bagaimana pun juga, karna arus dioda
mengikuti dalam pulsa, nilai puncak dari pulsa adalah mendekati 300 mA.
Dalam meralat dengan kapasitas saringan, puncak arus dioda seringkali lebih tinggi
dari arus muatan. Tentu saja, kita harus memperbolehkannya dalam memilih dioda.
Arus dioda juga mengalir melalui perlawanan didalam sumber ( i.e., perlawanan dari
transformers winding ). Dengan demikian, beberapa power diasumsikan sebagai panas
didalam transformer. Power diasumsikam dalam transformer tergantung dari nilai rms dari
arus. Ingat bahwa, karna arus waveforms bukan sinusoid, kita tidak bisa menggunakan unsur
yang sama dari 0.707 merubah nilai puncak ke nilai rms. Beberapa SPICE program
menyadiakan perintah yang dapat digunakan untuk menghitung rata-rata dan kebenaran nilai
rms dari waveforms.
Arus rms dalam transformer winding beberapa kali lebih besar dari arus muatan dc (
dalam kasus ini 118 mA lawan 50 mA). Dengan demikian disain power supply, penilaian arus
rms dari transformer harus lebih besar dari muatan arus dc.
Integrated-Circuit Tegangan Regulator
Dalam praktek, kita jarang mendisain tegangan regulator menggu nakan bagian-bagian
general-purpose. Sementara, regulator yang sempurna tersedia dalam bentuk integratedcircuit. Contohnya, sirkuit dari gambar 10.32 dapat disain ulang jadi bisa menggunakan
regulator IC LM78L15AC, yang mana tersedia di National Semiconduktor. Disain ulang
sirkuit diperlihatkan dalam gambar 10.35. Jumlah bagiannya telah ditekan sedemikian rupa,
menghasilkan sirkuit yang lebih ekonomis.
Regulator LM78LXX tersedia untuk tegangan output nominal dari
2.6,5,6.2,8,9,10,12,dan 15 V. (2 digit terakhir dari part number menunjukkan tegangan ;
contohnya, LM78L05 adalah 5V regulator). Untuk mendapatkan versi-versi toleransi
tegangan output salah satu dari ± 5% atau 10% tersedia. Regulator ini cocok untuk menaikkan
arus muatan hingga 100mA. Dropout voltage berkisar dari 2 sampai 2.5V, tergantung atas
penilaian tegangan output.
Banyak pabrik menawarkan IC regulator lain yang cocok untuk arus level yang tinggi
dan untuk tegangan output negative. Sering, transistor-transistor power external digunakan
bersama IC regulator untuk disain high-power.
LATIHAN
10.5 Diperkirakan bahwa muatan dari gambar 10.32 menjadi sirkuit terbuka. Apa yang akan
terjadi pada tegangan waveforms Vc dan VL ?
Jawab Dengan sangat sedikit arus yang mengalir dari rectifier, Vc naik mendekati nilai
puncak dari sumber AC. Dengan demikian kami menafsir bahwa Vc akan menjadi mendekati
30V. regulator menahan muatan tegangan tetap di 15V. tentu saja , kamu dapat mengecek
tafsiranmu sendiri menggunakan SPICE.
10.6 Disain Liniear Power Supply
Gambar 10.37 memperlihatkan sirkuit rectifier biasa banyak digunakan dalam disain power
supply modern. ( Pada masa dahulu, rectifier menggunakan inductor untuk membantu
melepaskan ripple ware common. Bagaimanapun juga, regulator elektronik dapat
menghilangkan keperluan akan inductor ). Kita mempertimbangkan operasi dari beberapa
sirkuit ini dalam bab 3.4. pada puncak dari AC input , dioda melakukan pengisian kapasitor.
Diantara puncak-puncak, kapasitor terus menerus untuk memasok arus kemuatan.
20
Universitas Gunadarma
http://www.gunadarma.ac.id
Dalam sirkuit half-wave, pengisian kapasitor 1 putaran sekali. Pada yang lain, dalam
sirkuit full-wave, pengisian kapasitor dua kali dalam satu putaran.
21