Sumber Tegangan dan Arus Konstan

1. Konsep Dasar Rangkaian Sumber Tegangan
Sebuah catu daya yang baik, salah satu syarat yang penting adalah dia harus dapat memberikan tegangan keluaran yang stabil untuk berbagai keperluan beban. Untuk itu diperlukan sistem pengendalian yang tepat sesuai dengan tuntutan spesifikasi rancangan.. Untuk mengamati tingkat kestabilan sebuah piranti catu daya, maka pada saluran keluaran perlu diberi beban RL dan beban tersebut harus diatur mulai dari tahanan beban minimum RLmin sampai pada batas tahanan beban maksimum RLmak.
2. Tahanan dalam dinamis
Tahanan dalam dinamis ri dari sebuah rangkaian sumber tegangan konstan, adalah besarnya faktor perbandingan antara perubahan tegangan jepit VKL dengan perubahan arus I yang mengalir pada rangkaian.
Manfaat dan fungsi dari ri; apabila beban keluaran RL mengalami hubungan singkat, maka disisi lain tahanan dalam dinamis ri sangat diperlukan sebagai tahanan pembatas/pengaman arus lebih.
3. Sumber Arus Konstan
Letak perbedaan antara rangkaian sumber tegangan konstan dan sumber arus konstan adalah pada sumber tegangan konstan posisi beban RL seri terhadap tahanan dalam ri, sedangkan pada sumber arus konstan posisi beban RL adalah paralel terhadap tahanan dalam ri. Agar supaya terdapat lingkaran arus maksimum I yang mengalir menuju ke beban RL, maka syaratnya sumber arus harus selalu mempunyai tahanan dalam dinamis ri yang besar. Sifat ini kebalikan dengan sumber tegangan konstan, dimana tahanan dalam dinamis ri harus ditentukan/dibuat sebesar mungkin.
4. Tahanan dalam sumber arus
Sebuah sumber arus dikatakan ideal apabila mempunyai tahanan dalam ri= dengan arus klem masukan IK tetap konstan, dengan demikian persyaratan unjuk kerja sebagai sumber arus konstan dapat terpenuhi.
5. Penstabil Tegangan
Prinsip dasar penstabil tegangan paralel dan penstabil tegangan seri dengan menerapkan pengaturan secara elektronik dari tahanan Rp dan Rs prinsip dari sumber tegangan dapat direalisasi, sehingga perubahan tahanan beban RL praktis tidak lagi dapat mempengaruhi tegangan keluaran Va atau arus keluaran IL.
6. Parameter yang menentukan Penstabilan
Tingkat kestabilan/unjuk kerja sebuah Penstabil tegangan, ada beberapa parameter yang perlu mendapat perhatian:
 Faktor kestabilan absolut (Sa)
 Faktor kestabilan relatif (Sr)
 Tahanan dalam dinamis (ri)
7. Rangkaian Penstabil Tegangan dengan dioda zener
Agar supaya tegangan Va tetap konstan, maka ada dua rangkaian yang dapat direalisasi selama Rp dalam kondisi:
 Bila RL diperbesar, maka Rp harus menjadi kecil, dan arus Ip naik.
 Sebaliknya bila RL mengecil, maka Rp akan mengecil, dan arus Ip menjadi turun.
 Dan bila V0 naik, maka Rp akan menjadi kecil, sedangkan arus Ip akan naik.
 Sebaliknya bila V0 turun, maka Rp akan menjadi besar dan arus Ip menurun.
8. Penstabil Tegangan Paralel Dengan Transistor
Tegangan keluaran V2 ditentukan oleh penjumlahan tegangan diode zener VZ dan tegangan basis emitor transistor TR1, dan lewat arus zener IZ besarnya arus basis IB1 dari transistor TR1 ditentukan. Prinsip kerja
rangkaian adalah sama seperti rangkaian penstabil pada umumnya, hanya letak perbedaanya adalah, disini arus keluaran yang menjadi objek untuk disetabilkan atau ditetapkan konstan.
9. Penstabil tegangan paralel dengan opamp
Keuntungan dan tujuan yang paling utama dari rangkaian adalah untuk mengeliminir/mengurangi pengaruh tegangan basis emitor VBE terhadap kestabilan tegangan keluaran V2,
10. Penstabil tegangan seri dengan transistor
Melalui arus basis tahanan seri RS dapat dikendalikan dan besarnya tegangan keluaran Va sangat ditentukan oleh tegangan referensi diode zener Vz.
Tingkat kestabilan dari penstabil yang menggunakan diode zener mempunyai kelemahan, antara lain jika beban keluaran RL mengalami perubahan atau demikian juga tegangan masukannya, maka tegangan zener Vz tidak dapat mempertahankan kestabilannya.
Dengan menambah satu transistor TR1 yang terhubung secara seri, dimana arus masukan dihubungkan pada kaki kolektor. Sedangkan pada kaki emitor tingkat keluaran dihubungkan tahanan R2 paralel dengan RL, kemudian pada kaki basis dihubungkan diode zener dan membentuk rangkaian pembagi arus yang mana tujuan dan fungsinya adalah untuk menentukan kestabilan besarnya tegangan keluaran Va. Dengan demikian besarnya tegangan kontrol adalah sama dengan besarnya tegangan basis emitor VBE, yang merupakan selisih dari keluaran Va dan tegangan referensi Vz
11. Penstabil Tegangan dengan Rangkaian Pembanding
Sebuah penstabil tegangan dengan menggunakan trasistor TR2 sebagai rangkaian Pembanding dan biasanya lebih dikenal dengan sebutan Error Amplifier, karena sesuai dengan fungsi dan tugasnya adalah membandingkan tegangan kesalahan VR4 dengan tegangan referensi diode zener VZ, sehingga tingkat kestabilan dapat dikontrol secara terus menerus.
Tegangan keluaran dari rangkaian ini ditentukan oleh tegangan referensi diode zener VZ, tegangan basis emitor transistor TR2 dan pembagi tegangan dari tahanan R3 dan R4,
12. Penstabil Tegangan dengan Op-Amp
Operational amplifier disini fungsinya selain dapat digunakan sebagai penguat juga dapat digunakan sebagai rangkaian pengubah impedansi yaitu sebagai pengubah tahanan dalam masukan yang tinggi menjadi tahanan dalam keluaran yang rendah atau dikenal juga dengan sebutan penyangga (buffer).
13. Rangkaian sumber arus konstan dengan transistor
Rangkaian sumber arus konstan dengan menggunakan transistor dengan beban di kaki kolektor. Pengendalian arus kolektor Ic tergantung dari arus basis IB, tapi arus kolektor IC tidak tergantung perubahan tegangan kolektor emitor.
14. Sumber Arus Konstan dengan FET
Melalui tegangan jatuh pada tahanan RS dapat ditentukan persamaan tegangan antara Gate dan Sourch VGS: VGS = -ID.RS = -VS
Dengan bantuan kurva diagram ID = f(VGS), maka untuk setiap perubahan tahanan RS besarnya arus konstan dapat ditentukan.
15. Sumber Arus konstan dengan Operational Amplifier
Rangkaian sumber arus ini lebih cocok digunakan untuk kebutuhan arus yang kecil dan yang perlu diperhatikan apabila rangkaian ini diaplikasikan untuk kebutuhan pada rangkaian sumber tegangan, maka yang harus diperhatikan adalah arah arus keluaran IL.