PENGERTIAN POWER SUPPLY SWITCHING DAN CARA KERJANYA

Pengertian Power Supply Switching dan Cara Kerjanya. Saat ini peralatan yang membutuhkan adaptor semakin beragam dan semakin banyak digunakan. Mulai dari peralatan yang murah seperti radio hingga smartphone. Kebutuhan adaptor sebagai sebuah alternatif pengganti baterai sangat disukai karena baterai tidak dapat bertahan lama dan secara otomatis membuat biaya operasional sebuah alat elektronik tersebut menjadi lebih besar. Dengan sebuah adaptor tidak lagi dibutuhkan baterai tetapi kelemahannya tidak bisa dibawa kemana-mana karena adaptor harus selalu terhubung ke jaringan listrik PLN. Tetapi walaupun demikian adaptor tetap digunakan. Dari berbagai adaptor yang yang terdapat di pasaran, adaptor konvensional dengan transformator penurun tegangan dan rangkaian regulator sederhana lebih banyak ditemukan dibandingkan adaptor yang menggunakan teknologi switching.

Istilah power supply switching mungkin bagi sebagian kita baru mengenalnya, padahal perangkat power supply ini sudah sejak lama diterapkan sebagai pengganti power supply trafo biasa nantinya. Power supply yang biasa kita pelajari adalah power supply regulator sederhana yang terdiri dari trafo, dioda jembatan dan kapasitor, beberapa terdapat penambahan IC regulator tegangan. Sederhananya, power supply switching tidak memakan tempat yang besar karena memiliki ukuran 80% lebih kecil daripada power supply konvensional.

PENGERTIAN POWER SUPPLY SWITCHINGPower Supply Switching adalah sebuah sistem power supply atau catu daya yang menggunakan teknologi switching. Power supply jenis ini menggunakan sebuah perangkat switching (sakelar) elektronik, dan biasanya power supply switching ini terdapat pada rangkaian sumber daya utama sebuah peralatan elektronik. Nama lain dari power supply switching adalah SMPS (Switched Mode Power Supply).

Pada SMPS tidak lagi menggunakan trafo inti besi yang berukuran besar sebagai penurun tegangan, tetapi hanya menggunakan sebuah trafo yang berukuran lebih kecil yang biasa disebut dengan trafo switching atau transformer switching. Power supply switching atau SMPS biasanya menggunakan transistor seri on atau off dan mempunyai frekuensi yang konstan untuk menswitching transistor seri tersebut untuk menghasilkan tegangan regulasi. Besarnya frekuensi switching tersebut adalah diatas 20 Kilo Hertz sehingga tidak dapat didengar oleh manusia.

Hampir seluruh peralatan elektronik saat ini menggunakan power supply dengan teknologi switching ini karena memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan power supply konvensional yang menggunakan trafo ini besi berukuran besar. Selain memiliki ukuran yang jauh lebih kecil, power supply switching juga memiliki efisiensi daya listrik hingga 83% jika dibandingkan dengan power supply konvensional. Power supply konvensional memiliki efisiensi yang rendah karena tegangan input yang jauh lebih tinggi dari tegangan outputnya akan berubah menjadi panas sehingga sebagian besar daya listrik input akan hilang karena berubah menjadi panas tersebut.

KOMPONEN UTAMA POWER SUPPLY SWITCHING

1. Pada blok Unregulated menggunakan 4 buah Dioda (Half Wave) tipe 1N5406 dan menggunakan elco dengan ukuran 400 volt 220 MF
2. Pada blok switching menggunakan Mosfet dengan tipe K 2141
3. Pada blok trafo Inverter menggunakan trafo tipe 1621-0074-00. TVE 9614
4. Pada blok Regulated menggunakan bermacam-macam ukuran dioda dan elco sesuai dengan tegangan yang dihasilkan dari trafo inverter
5. Pada blok Komparator menggunakan IC tipe UC 3842

Sumber : Telkom University

CARA KERJA POWER SUPPLY SWITCHING

Power Supply Switching atau SMPS secara garis besar meliputi kerja :

• Penyearahan, merubah tegangan masukan AC menjadi tegangan keluaran DC
• Konverter, merubah tegangan DC menjadi tegangan keluaran DC sesuai kebutuhan
• Filtering, menghilangkan denyut atau ripple pada tegangan keluaran
• Regulasi, membuat tegangan keluaran agar tetap stabil terhadap perubahan tegangan masukan dan perubahan beban
• Isolasi, membatasi bagian primer dan bagian sekunder dengan tujuan agar chasis jika dipegang tidak menimbulkan bahaya akibat sengatan listrik
• Proteksi, mampu melindungi peralatan elektronik dari tegangan keluaran yang over serta melindungi power supply dari kerusakan jika terdapat suatu kesalahan

Sumber tegangan dari PLN akan mengalirkan arus masuk ke blok Unregulated (Dioda Kiprox dan elco), di blok ini tegangan AC dirubah menjadi tegangan DC yang kemudian tegangan masuk ke blok Switching (yang dimaksud switching adalah dapat berupa IC, transistor, Mosfet). Setelah itu tegangan masuk ke blog Inverter (Trafo inti Ferrit), di blok ini akan kembali terjadi perubahan tegangan yang tadinya sudah tegangan DC dirubah lagi menjadi tegangan AC, tetapi tegangan AC yang dihasilkan pada blok ini memiliki sifat yang berbeda dari tegangan AC sumber.

Tegangan AC yang dihasilkan dari blok Inverter kemudian masuk ke blok Regulated (Dioda Half Wave, Penyearah dan elco), di blok ini akan kembali terjadi perubahan tegangan yang tadinya tegangan AC akan berubah menjadi tegangan DC. Tegangan ini kemudian baru masuk ke beban dan ada juga yang masuk ke blok Komparator (blok ini berupa IC dimana IC ini masih terletak satu blok dengan blok power supply switching).

Berikut adalah fungsi dari blok-blok yang terdapat pada power supply switching :

1. PENYEARAH

Berfungsi untuk menyearahkan tegangan AC input 220/110 volt menjadi tegangan dengan arus searah (DC). Hasil dari penyearahan ini merupakan tegangan DC yang mengandung denyut dengan frekuensi 100 Hz, dikarenakan menggunakan penyearah rangkap.

2. TAPIS PERATA I

Berfungsi untuk meratakan tegangan hasil penyearahan. Tegangan DC disini bisa disebut dengan tegangan DC tidak teregulasi (Unregulated DC Voltage). Tegangan ini belum digunakan untuk rangkaian televisi atau monitor yang lainnya.

3. SWITCH ELECTRONIC

Berfungsi untuk memutus-mutus tegangan DC yang belum teregulasi dengan frekuensi yang sangat tinggi, frekuensinya minimal mendekati frekuensi Horizontal Osilator. Tujuan digunakannya frekuensi yang tinggi ini untuk memperoleh tingkat efisiensi yang tinggi. Komponen yang dapat digunakan untuk rangkaian switching antara lain adalah : Transistor, FET, SCR. Tegangan yang dihasilkan dari rangkaian switching berupa tegangan DC yang berdenyut dengan frekuensi berkisar 20 KHz.

4. TAPIS PERATA II

Berfungsi untuk menghilangkan denyut 20 KHz. Tegangan yang dihasilkan adalah tegangan rata (dapat dilihat melalui osiloskop). Biasanya kapasitor akan terdapat pada bagian ini.

5. ERROR AMP

Berfungsi untuk membandingkan tegangan keluaran dengan suatu tegangan yang dijadikan acuan (Refferance). Dari hasil perbandingannya diperoleh tegangan koreksi yang diumpankan ke Driver yang menyuplai switching. Dengan demikian diperoleh suatu besaran tegangan yang dapat diatur.

Sumber : https://www.belajaronline.net/2020/07/pengertian-power-supply-switching-dan-cara-kerjanya.html

FET dan MOSFET

Pengertian Field Effect Transistor (FET) dan Jenis-jenisnya

Pengertian Field Effect Transistor (FET) dan Jenis-jenisnya – Field Effect Transistor atau disingkat dengan FET adalah komponen Elektronika aktif yang menggunakan Medan Listrik untuk mengendalikan Konduktifitasnya. Field Effect Transistor (FET) dalam bahasa Indonesia disebut dengan Transistor Efek Medan. Dikatakan Field Effect atau Efek Medan karena pengoperasian Transistor jenis ini tergantung pada tegangan (medan listrik) yang terdapat pada Input Gerbangnya. FET merupakan Komponen Elektronika yang tergolong dalam keluarga Transistor yang memilki Tiga Terminal Kaki yaitu Gate (G), Drain (D) dan Source (S).

Field Effect Transistor atau FET memiliki fungsi yang hampir sama dengan Transistor bipolar pada umumnya. Perbedaannya adalah pada pengendalian arus Outputnya. Arus Output (IC) pada Transistor Bipolar dikendalikan oleh arus Input (IB) sedangkan Arus Output (ID) pada FET dikendalikan oleh Tegangan Input (VG) FET. Jadi perlu diperhatikan bahwa perbedaan yang paling utama antara Transistor Bipolar (NPN & PNP) dengan Field Effect Transistor (FET) adalah terletak pada pengendalinya (Bipolar menggunakan Arus sedangkan FET menggunakan Tegangan).

Field Effect Transistor ini sering disebut juga dengan Unipolar Transistor atau Transistor Eka Kutup, hal ini dikarena FET adalah Transistor yang bekerja bergantung dari satu pembawa muatan saja, apakah itu Elektron maupun Hole. Sedangkan pada Transistor Bipolar (NPN & PNP) pada umumnya, terdapat dua pembawa muatan yaitu Elektron yang membawa muatan Negatif dan Hole sebagai pembawa muatan Positif.

Field Effect Transistor (FET) atau Transistor Efek Medan ini diciptakan dan dipatenkan oleh Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1926 dan juga oleh Oscar Hell di tahun 1934.

Jenis-jenis Field Effect Transistor (FET) dan Cara Kerjanya

Pada dasarnya terdapat dua jenis klasifikasi utama pada Field Effect Transistor atau FET ini, kedua jenis tersebut diantaranya adalah JFET (Junction Field Effect Transistor) dan MOSFET (Metal Oxide Semiconduction Field Effect Transistor). 1. Junction FET (JFET)

Cara Kerja JFET pada prinsipnya seperti kran air yang mengatur aliran air pada pipa. Elektron atau Hole akan mengalir dari Terminal Source (S) ke Terminal Drain (D). Arus pada Outputnya yaitu Arus Drain (ID) akan sama dengan Arus Inputnya yaitu Arus Source (IS). Prinsip kerja tersebut sama dengan prinsip kerja sebuah pipa air di rumah kita dengan asumsi tidak ada kebocoran pada pipa air kita. Besarnya arus listrik tergantung pada tinggi rendahnya Tegangan yang diberikan pada Terminal Gerbangnya (GATE (G)). Fluktuasi Tegangan pada Terminal Gate (VG) akan menyebabkan perubahan pada arus listrik yang melalui saluran IS atau ID. Fluktuasi yang kecil dapat menyebabkan variasi yang cukup besar pada arus aliran pembawa muatan yang melalui JFET tersebut. Dengan demikian terjadi penguatan Tegangan pada sebuah rangkaian Elektronika.

Junction FET atau sering disingkat dengan JFET memiliki 2 tipe berdasarkan tipe bahan semikonduktor yang digunakan pada saluran atau kanalnya. JFET tipe N-Channel (Kanal N) terbuat dari bahan Semikonduktor tipe N dan P-Channel (Kanal P) yang terbuat dari Semikonduktor tipe P.

1.1. JFET Kanal-N
Berikut dibawah ini adalah gambar struktur dasar JFET jenis Kanal-N.Junction Field Effect Transistor

Saluran atau Kanal pada jenis ini terbentuk dari bahan semikonduktor tipe N dengan satu ujungnya adalah Source (S) dan satunya lagi adalah Drain (D). Mayoritas pembawa muatan atau Carriers pada JFET jenis Kanal-N ini adalah Elektron.
Gate atau Gerbang pada JFET jenis Kanal-N ini terdiri dari bahan semikonduktor tipe P. Bagian lain yang terbuat dari Semikonduktor tipe P pada JFET Kanal-N ini adalah bagian yang disebut dengan Subtrate yaitu bagian yang membentuk batas di sisi saluran berlawanan Gerbang (G).
Tegangan pada Terminal Gerbang (G) menghasilkan medan listrik yang mempengaruhi aliran pada pembawa muatan yang melalui saluran tersebut. Semakin Negatifnya VG, semakin sempit pula salurannya yang akhirnya mengakibatkan semakin kecil arus pada outputnya (ID).

1.2. JFET Kanal-P
Berikut dibawah ini adalah gambar struktur dasar JFET jenis Kanal-P.Junction Field Effect Transistor

Saluran pada JFET jenis Kanal-P terbuat dari Semikonduktor tipe P. Mayoritas pembawa muatannya adalah Hole. Bagian Gate atau Gerbang (G) dan Subtrate-nya terbuat dari bahan Semikonduktor tipe N.
Di JFET Kanal-P, semakin Positifnya VG, semakin sempit pula salurannya yang akhirnya mengakibatkan semakin kecilnya arus pada Output JFET (ID).
Dari Simbolnya, kita dapat mengetahui mana yang JFET Kanal-N dan JFET Kanal-P. Anak Panah pada simbol JFET Kanal-N adalah menghadap ke dalam sedangkan anak panah pada simbol JFET Kanal-P menghadap keluar.
2. Metal Oxide Semiconduction Field Effect Transistor (MOSFET)
Seperti halnya JFET, Saluran pada MOSFET juga dapat berupa semikonduktor tipe-N ataupun tipe-P. Terminal atau Elektroda Gerbangnya adalah sepotong logam yang permukaannya dioksidasi. Lapisan Oksidasi ini berfungsi untuk menghambat hubungan listrik antara Terminal Gerbang dengan Salurannya. Oleh karena itu, MOSFET sering juga disebut dengan nama Insulated-Gate FET (IGFET). Karena lapisan Oksidasi ini bertindak sebagai dielektrik, maka pada dasarnya tidak akan terjadi aliran arus antara Gerbang dan Saluran. Dengan demikian, Impedansi Input pada MOSFET menjadi sangat tinggi dan jauh melebihi Impedansi Input pada JFET. Pada beberapa jenis MOSFET Impedansi dapat mencapai Triliunan Ohm (1012 Ohm). Dalam bahasa Indonesia, MOSFET disebut juga dengan Transistor Efek Medan Semikonduktor Logam-Oksida.
Salah kelemahan pada MOSFET adalah tipisnya lapisan Oksidasi sehingga sangat rentan rusak karena adanya pembuangan elektrostatik (Electrostatic Discharge).
Seperti yang disebut sebelumnya, bahwa MOSFET pada dasarnya terdiri dari 2 tipe yaitu MOSFET tipe N dan MOSFET tipe P.
2.1. MOSFET tipe N
MOSFET tipe N biasanya disebut dengan NMOSFET atau nMOS. Berikut dibawah ini adalah bentuk struktur dan Simbol MOSFET tipe N.

Struktur dan Simbol MOSFET
2.2. MOSFET tipe P
MOSFET tipe P biasanya disebut dengan PMOSFET atau pMOS. Dibawah ini adalah bentuk struktur dan Simbol MOSFET tipe P.

Struktur dan Simbol MOSFET (tipe P)
Kelebihan dan Kelemahan FET
Jika dibandingkan dengan Transistor Bipolar, FET memiliki beberapa kelebihan dan kelemahan. Salah satu kelebihan FET adalah dapat bekerja dengan baik di rangkaian elektronika yang bersinyal rendah seperti pada perangkat komunikasi dan alat-alat penerima (receiver). FET juga sering digunakan pada rangkaian-rangkaian elektronika yang memerlukan Impedansi yang tinggi. Namun pada umumnya, FET tidak dapat digunakan pada perangkat atau rangkaian Elektronika yang bekerja untuk penguatan daya tinggi seperti pada perangkat Komunikasi berdaya tinggi dan alat-alat Pemancar (Transmitter).

SCR (Silicon Controlled Rectifier)

Difada, Mitra Sukses Meraih Masa Depan Lebih Baik

Pengertian SCR (Silicon Controlled Rectifier) dan Prinsip Kerjanya
Pengertian SCR (Silicon Control Rectifier)
Pengertian dan Prinsip Kerjanya – Silicon Controlled Rectifier atau sering disingkat dengan SCR adalah Dioda yang memiliki fungsi sebagai pengendali. Berbeda dengan Dioda pada umumnya yang hanya mempunyai 2 kaki terminal, SCR adalah dioda yang memiliki 3 kaki Terminal. Kaki Terminal ke-3 pada SCR tersebut dinamai dengan Terminal “Gate” atau “Gerbang” yang berfungsi sebagai pengendali (Control), sedangkan kaki lainnya sama seperti Dioda pada umumnya yaitu Terminal “Anoda” dan Terminal “Katoda”. Silicon Controlled Rectifier (SCR) merupakan salah satu dari anggota kelompok komponen Thyristor.

Silicon Controlled Rectifier (SCR) atau Thrystor pertama kali diperkenalkan secara komersial pada tahun 1956. SCR memiliki kemampuan untuk mengendalikan Tegangan dan daya yang relatif tinggi dalam suatu perangkat kecil. Oleh karena itu SCR atau Thyristor sering difungsikan sebagai Saklar (Switch) ataupun Pengendali (Controller) dalam Rangkaian Elektronika yang menggunakan Tegangan / Arus menengah-tinggi (Medium-High Power). Beberapa aplikasi SCR di rangkaian elektronika diantaranya seperi rangkaian Lampu Dimmer, rangkaian Logika, rangkaian osilator, rangkaian chopper, rangkaian pengendali kecepatan motor, rangkaian inverter, rangkaian timer dan lain sebagainya.
Pada dasarnya SCR atau Thyristor terdiri dari 4 lapis Semikonduktor yaitu PNPN (Positif Negatif Positif Negatif) atau sering disebut dengan PNPN Trioda. Terminal “Gate” yang berfungsi sebagai pengendali terletak di lapisan bahan tipe-P yang berdekatan dengan Kaki Terminal “Katoda”. Cara kerja sebuah SCR hampir sama dengan sambungan dua buah bipolar transistor (bipolar junction transistor).
Bentuk dan Simbol SCR
Berikut ini adalah Diagram fisik dan Simbol dari SCR (Silicon Controlled Rectifier) :

Bentuk dan Simbol SCR (Silicon Control Rectifier) Prinsip Kerja SCR
Pada prinsipnya, cara kerja SCR sama seperti dioda normal, namun SCR memerlukan tegangan positif pada kaki “Gate (Gerbang)” untuk dapat mengaktifkannya. Pada saat kaki Gate diberikan tegangan positif sebagai pemicu (trigger), SCR akan menghantarkan arus listrik dari Anoda (A) ke Katoda (K). Sekali SCR mencapai keadaan “ON” maka selamanya akan ON meskipun tegangan positif yang berfungsi sebagai pemicu (trigger) tersebut dilepaskan. Untuk membuat SCR menjadi kondisi “OFF”, arus maju Anoda-Katoda harus diturunkan hingga berada pada titik Ih (Holding Current) SCR. Besarnya arus Holding atau Ih sebuah SCR dapat dilihat dari datasheet SCR itu sendiri. Karena masing-masing jenis SCR memiliki arus Holding yang berbeda-beda. Namun, pada dasarnya untuk mengembalikan SCR ke kondisi “OFF”, kita hanya perlu menurunkan tegangan maju Anoda-Katoda ke titik Nol.

Sensor

Sensor Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut Transduser. Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi. 

Klasifikasi dari Sensor adalah: 

 Sensor kimia 

 Sensor Fisika 

 Sensor Biologi 

Sensor kimia Sensor kimia mendeteksi jumlah suatu zat kimia dengan cara mengubah besaran kimia menjadi besaran listrik. Biasanya melibatkan beberapa reaksi kimia. Contoh sensor kimia adalah sensor pH, sensor Oksigen, sensor ledakan, dan sensor gas. Sensor Fisika Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat dikelompokan menjadi 3 bagian yaitu: 

a. sensor thermal (panas) 

b. sensor mekanis 

c. sensor optik (cahaya) 

Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas/temperature/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu.Contohnya; bimetal, termistor, termokopel, RTD, photo transistor, photo dioda, photo multiplier, photovoltaik, infrared pyrometer, hygrometer, dsb. 

Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level dsb.

Contoh; strain gage, linear variable deferential transformer (LVDT), proximity, potensiometer, load cell, bourdon tube, dsb. 

Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai benda atau ruangan. Contoh; photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier, pyrometer optic, dsb. Sensor fisika mendeteksi besaran suatu besaran berdasarkan hukum-hukum fisika. 

Contoh sensos fisika adalah sensor cahaya, sensor suara, sensor gaya, sensor tekanan, sensor getaran/vibrasi, sensor gerakan, sensor kecepatan,sensor percepatan, sensor gravitasi, sensor suhu, sensor kelembaban udara, sensor medan listrik/magnit, dl 

Sensor Biologi  sensor pengukuran molekul dan biomolekul: toxin, nutrient, pheromone  sensor pengukuran tingkat glukosa, oxigen, dan osmolitas  sensor pengukuran protein dan hormon jadi besaran listrik dimana didalamnya dilibatkan beberapa reaksi kimia, seperti misal- nya pada sensorpH, sensor oksigen, sensor ledakan, serta sensor gas.