bekalan kuasa(1)
DESCRIPTION
elektrikTRANSCRIPT
Modul ini membolehkan murid membina unit bekalan kuasa dc teratur boleh laras dan dapat memahami bagaimana unit ini berfungsi.
4.1 BEKALAN KUASA
Kuasa elaktrik yang dibekalkan dalam negara kita adalan dalam bentuk ac 240V RMS dan 50Hz. Walau
bagaimana pun voltan dc amat diperlukan untuk mengendalikan sebahagian besar alatan elektronik
contohnya Radio. Peralatan elektronik lain juga memerlukan voltan dc samada dalam nilai yang lebih tinggi
atau rendah dan memerlukan voltan dc yang stabil. Bekalan kuasa dc adalah merupakan satu liitar elektronik
yang menukarkan voltan bekalan utama ac 240V kepada voltan dc yang diperlukan.
Litar bekalan kuasa dc mengandungi 4 komponen atau bahagian utama :
1. Pengubah : Menurun atau menaikan voltan ac masukan 240V kepada nilai yang dikehendaki.
2. Penerus : Menukarkan voltan ac kepada voltan dc berdenyut.
3. Penapis : Proses untuk menghasilkan voltan dc yang linar tanpa berdenyut.
4. Pengatur : Kebolehan bekalan kuasa menghasilkan voltan dc yang tetap walaupun berlaku
perubahan pada beban keluaran atau voltan masukan.
Rajah 4.1 menunjukkan gambarajah blok bekalan kuasa lelurus.
OBJEKTIF
OBJEKTIF
Pengubah Penerus Penapis Pengatur Voltan
Voltan ac. Voltan dc.
BEKALAN KUASA DCMODUL 4
Diakhir modul ini murid akan dapat :
1. Menerangkan kendalian litar bekalan kuasa DC.
2. Menyambung litar bekalan kuasa teratur boleh laras.
3. Mengesan kerosakan litar bekalan kuasa teratur boleh
laras menggunakan meter pelbagai dan osiloskop.
4. Menerangkan kendalian litar bekalan kuasa teratur
boleh laras.
5. Mengamalkan langkah-langkah keselamatan.
Pengubah
Gambarajah blok bekalan kuasa a.t. mempunyai lima peringkat. Setiap peringkat mempunyai fungsi
masing-masing. Blok yang pertama ialah pengubah ( transformer ). Pengubah yang biasa digunakan
ialah pengubah penurun ( step-down transformer ). Bahagian primer pengubah bekalan kuasa
disambungkan kepada bekalan kuasa ac 240V 50 Hz di Malaysia dan bahagian sekunder diturunkan
mengikut kesesuaian peralatan elektronik yang digunakan.
Selain daripada itu oleh kerana pengubah terbina dari dua belitan gelung primer dan sekunder yang
tiada langsung hubungan terus antara keduanya melainkan dengan proses aruhan, maka
penggunaannya juga bertujuan untuk mengasingkan rangkaian litar-litar dipihak sekunder daripada
talian bekalan ac yang tinggi di pihak primer. Pengasingan ini dapat mengelakkan pengguna dipihak
sekunder dari terkena kejutan elektrik voltan AC yang tinggi. Pengasingan itu juga dapat
mengelakkan litar primer menerima kesan dari sebarang kerosakan litar di lilitan sekunder.
Pengubah mempunyai belitan primer dan belitan sekunder. Nisbah bilangan belitan primer kepada
bilangan belitan sekunder adalah nisbah lilitan pengubah.
Nisbah voltan berkadaran kepada voltan teraruh di lilitan primer kepada lilitan sekunder.
Rajah 4.1 : Gambarajah Blok Bekalan kuasa Lelurus
Nisbah lilitan transformer =
Rajah 4.2 : Transformer
Apabila jumlah lilitan sekunder sedikit dibandingkan dengan lilitan primer, voltan di sekunder lebih
rendah dari voltan di primer. Voltan sekunder boleh dikira dengan.
Contoh :
Satu pengubah dengan nisbah lilitan 4:1 dibekalkan dengan voltan 240 V 50Hz. Kirakan voltan
sekundernya.
Penyelesaian :
Rajah 4.3 : Pengubah Tap Tengah
PENERUS
i. PENERUS GELOMBANG SEPARUH
Diod adalah merupakan satu komponen elektronik yang mempunyai rintangan yang sangat rendah
semasa ia dipincang hadapan dan mempunyai rintangan yang amat tinggi apabila dipincang
songsang. Arus hanya akan mengalir melalui diod apabila ia dipincang hadapan dan akan menentang
pengaliran arus semasa dipincang songsang, ini bermakna bahawa diod hanya membenarkan arus
mengalir melaluinya dalam satu arah sahaja.
Rajah 4.2 adalah satu litar mudah penerus gelombang separuh menggunakan diod separuh pengalir.
Rajah 4.2 Litar penerus gelombang separuh
Apabila titik A menerima separuh kitar positif, voltan yang teraruh akan menghasilkan setengah kitar
positif juga di titik B, dengan yang demikian anod akan menerima voltan positif pada anod yang
menjadikan diod dipincang hadapan, maka diod akan membenarkan arus mengalir melaluinya. Arus
akan mengalir dari titik B, melalui diod ke sebelah bahagian atas perintang bebab RL yang menjadi
kekutuban positif dan terus ke bahagian bawah perintang RL yang menjadi kekutuban negatif dan
kembali ke titik B melalui belitan sekunder pengubah. Hasilnya setengah kitar positif akan terhasil
pada titik keluaran.
Sebaliknya apabila titik A menerima separuh kitar negatif menjadikan titik B juga negatif, diod akan
dipincang songsang, maka diod dalam keadaan tidak membenarkan arus mengalir melaluinya,
Vs = 1 x 240V 4 = 60 V
Vs = x Vp
dengan yang demikian tiada voltan keluaran akan terhasil pada titik keluaran. Bentuk gelombang
masukan dan keluaran ditunjukkan dalam rajah 4.3
Rajah 4.3 Bentuk gelombang masukan dan keluaran penerus gelombang separuh
ii. PENERUS GELOMBANG PENUH
Penerus gelombang penuh mempunyai dua diod separuh pengalir dan pengubah bertap tengah pada
belitan sekunder seperti dalam rajah 4.4
Rajah 4.4 Litar penerus gelombang penuh
Merujuk kepada rajah 4.5. Apabila titik A pada setengah kitar positif, titik C akan menjadi negatif
manakala titik B adalah keupayaan kosong. D1 akan dipincang hadapan sebab anod D1 menerima
voltan positif manakala D2 dipincang songsang sebab anod D2 menerima voltan negatif. Arus akan
mengalir melalui D1, perintang beban RL dan balik ke titik A melalui titik B tap tengah belitan
sekunder. Dalam keadaan ini hanya D1 sahaja yang membenarkan arus mengalir manakala D2 berada
pada keadaan tidak berfungsi (off). Oleh itu setengah kitar positif akan terhasil merentas RL pada titik
keluaran.
Pada setengah kitar lagi, titik A adalah setengah kitar negatif dan titik C positif. Dalam keadaan ini
D1 akan dipincang songsang dan D2 dipincang hadapan. D2 akan membenarkan arus mengalir
manakala D2 dalam keadaan tidak berfungsi (off). Arus akan mengalir dari titik C melalui D2 dan
perintang beban RL dan balik ke titik C melalui tap tengah belitan sekunder titik B. Oleh itu setengah
kitar positif juga akan terhasil merentas RL pada titik keluaran.
Bentuk gelombang masukan dan keluaran ditunjukkan dalam rajah 4.5
Rajah 4.5 Bentuk gelombang masukan dan keluaran penerus gelombang penuh
iii. PENERUS TETIMBANG
Penerus tetimbang juga adalah merupakan satu lagi jenis penerus gelombang penuh. Tatarajah
penerus tetimbang adalah dimana ia menggunakan empat diod separuh pengalir dan pengubah yang
sama seperti yang digunakan dalam penerus gelombang separuh iaitu pengubah yang tidak bertap
tengah. Dalam penerus jenis ini, dua diod akan berfungsi dalam satu masa dan dua diod lagi dalam
keadaan tidak berfungsi (off). Rajah 4.6 menunjukkan litar penerus tetimbang dan bentuk gelonbang
keluaran yang terhasil.
Rajah 4.6 Litar penerus tetimbang
Merujuk kepada rajah 4.6. Apabila titik A pada setengah kitar positif maka titik B akan menjadi
negatif, oleh yang demikian diod D3 dan D4 akan dipincang hadapan sebab anod D3 mendapat voltan
positif manakala katod D4 mendapat voltan negatif. Manakala D1 dan D2 dipincang songsang sebab
katod D1 menerima voltan positif manakala anod D2 menerima voltan negatif. Arus akan mengalir
dari titik A melalui D3, RL yang mana setengah kitar positif terhasil merentas RL iaitu pada titik
keluaran, seterusnya arus akan mengalir melalui bumi ke titik B dan terus balik ke titik A melalui
belitan sekunder.
Sebaliknya apabila titik A menerima setengah kitar negatif manakala titik B adalah positif, maka D1
dan D2 akan mendapat pincang hadapan sebaliknya D3 dan D4 dipincang songsang. Dengan yang
demikian arus akan mengalir dari titik B melalui D2 ke punca positif RL terus ke bumi, maka
setengah kitar positif akan terhasil merentas RL iaitu pada titik keluaran, seterusnya arus akan terus
mengalir melalui D1 ke titik A dan balik ketitik B melalui belitan sekunder.
Penapis
Keluaran litar penerus adalah voltan dc berdenyut. Untuk mendapatkan voltan dc keluaran
yang lebih linar, penapis diperlukan. Rajah 4.7 menunjukkan bentuk gelombang sebelum
dan selepas litar penapis.
Tugas utama penapis ialah untuk menukarkan voltan dc berdenyut kepada voltan dc yang tulin tanpa
denyut atau riak seperti keluaran voltan dc dari sebuah bateri.
Walau bagaimana pun, tidak semua penapis dapat menghasilkan voltan dc tulin. Voltan keluaran
penapis biasanya voltan dc yang masih belum linar. Voltan ini adalah percampuran voltan dc dan
sedikit voltan ac yang dipanggil sebagai voltan riak. Rajah 4.8 menunjukkan bentuk gelombang
voltan dc tulin.
Satu litar penapis diperlukan untuk mengurangkan atau membuang semua voltan riak. Litar penapis
yang biasa digunakan ialah penapis menggunakan kapasitor sahaja atau RC.
V
Litar Penerus Gelombang Separuh
Litar Penapis
V
t t
V
t
Voltan a.t. berdenyut Voltan a.t. beriak
Rajah 4.7 : Gelombang keluaran sebelum dan selepas penapis
Va.t.
V
t
Rajah 4.8 : Voltan dc. tulen
i Penapis kapasitor C
Penapis yang asas adalah penapis kapasitor di mana kapasitor dipasang selari dengan perintang
beban (RL) seperti rajah 4.9
Rajah 4.9 : Penapis kapasitor
Antara kebolehan kapasitor ialah menyimpan dan membuang cas. Ia menerima cas apabila ada
bezaupaya merentasinya, kemudian menyimpannya selama mungkin dan cas itu akan hanya
dinyahcas apabila ada pengaliran lengkap untuk arus mengalir antara dua hujungnya.
Rajah 4.10 : Bentuk gelombang masukan dan keluaran penapis kapasitor dari penerus gelombang separuh
Apabila voltan 12V susut merentasi RL sewaktu permulaan masukan setengah kitar positif yang
pertama, kapasitor C juga akan mendapat cas 12V seperti yang ditunjuk pada gelombang keluaran
dari A ke B. Kemudian, apabila VRL ini menurun untuk menjadi 0, kapasitor C mula membuang cas.
Masa yang diambil oleh kapasitor C untuk membuang cas ini adalah lebih panjang seperti yang
ditunjukkan dalam rajah 4.10, iaitu dari B ke C. Tetapi sebelum sempat kapasitor C habis membuang
casnya sehingga sifar, satu lagi denyut voltan masukan bagi setengah kitar positif yang kedua ujud
merentasi RL ditunjukkan pada titik L, menyebabkan C1 sekali lagi mendapat cas sehingga 12V ( ke
titik M ).
Hal yang sama pun berlaku berulang kali pada setiap setengah kitar voltan masukan. Perhatikan
bahawa kapasitor C akan membuang cas dari M ke N, tetapi sampai di X ia mendapat cas semula
dari denyut ketiga. Begitulah seterusnya.
Akibat dari proses ini, voltan keluaran yang terhasil kini hanya berubah dari lingkungan l5V ke 12V
( perubahan lebih kurang 7Vpp saja ), tidak lagi berubah begitu banyak seperti sebelum ditapis iaitu
dari 0 ke 12V (perubahan 12Vp-p). Ini bermakna kapasitor C telah dapat mengurangkan nilai Vp-p
voltan riak.
Nilai kapasitor yang sesuai diperlukan untuk mengurangkan voltan riak ini kepada satu perubahan
yang paling minima, sehingga boleh mencapai satu nilai voltan a.t. yang tulin dan bersih iaitu
sehingga sifar.
Rajah 4.11 menjelaskan bahawa nilai kapasitor yang lebih besar akan mengurangkan voltan riak
dimana kapasitor yang bernilai tinggi akan mengambil masa yang lebih panjang untuk membuang
cas, iaitu angkatap masanya lama ( t = RC ).
Rajah 4.11 : Bentuk gelombang voltan riak bagi nilai Kapasitor C 10uF dan 100uF
Rajah 4.11 menunjukkan bahawa, dengan menggunakan kapasitor penapis C bernilai 10uF, masa
yang diambil untuk membuang cas ialah hingga ke titik C. Voltan riaknya kelihatan bernilai besar.
Dengan menggunakan kapasitor penapis C bernilai 100uF pula, nilai voltan riaknya berkurang
sedikit kerana angkatap masa kapasitor itu lebih panjang iaitu sehingga titik Q.
Dengan menambah nilai kapasitor, voltan riak akan dapat dikurangkan sehinggalah ada suatu nilai
kapasitor yang mempunyai angkatap masa yang cukup panjang untuk mendapatkan voltan a.t. bersih
tanpa riak dan tetap.
ii Penapis R-C
Penapis RC ialah satu litar yang kita tambah selepas penapis kapasitor. Penapis RC terhasil dengan
meletakkan satu perintang bersiri dan satu kapasitor selari dengan beban ( R L ). Perintang (R) akan
menyusutkan voltan riak kepada suatu nilai yang lebih kecil. Kapasitor C2 membantu proses
penapisan voltan riak yang masih ada disamping itu sedikit voltan akan susut merentas R. Rajah 4.12
menunjukkan satu litar penapis RC yang disambung selepas peringkat penerus.
Walau bagaimana pun, penapis RC ini telah menimbulkan sedikit keburukan iaitu nilai voltan dc
keluaran merentas RL juga akan tersusut kepada suatu nilai yang lebih rendah sebab voltan akan
susut merentas R yang disambung sesiri dengan talian voltan.
Pengatur voltan
Bekalan kuasa yang baik mesti mempunyai pengatur voltan, dimana fungsi pengatur voltan ini
adalah untuk menghasilkan voltan dc yang stabil walaupun berlaku perubahan beban keluaran atau
voltan masukan. Tanpa pengatur voltan, voltan keluaran akan berubah apabila bekalan masukan atau
rintangan beban berubah.
Rajah 4.13, menunjukkan simulasi pengatur voltan dimana litar ini menerima voltan dc dari penerus
dan penapis sebanyak 15V dan keluaran pengatur memerlukan voltan sebanyak 12V yang telah susut
merentas RA sebanyak 3V. Sekiranya berlaku perubahan kepada beban RL yang menyebabkan voltan
keluaran berkurang maka nilai RA perlulah juga dikurangkan supaya voltan keluaran akan tetap
kepada 12V, untuk melaras RA secara manual adalah mustahil, oleh yang demikian satu litar
pengatur voltan perlulah diadakan untuk mengatur voltan itu secara automatik.
Rajah 4.13 : Simulasi pengatur voltan
Terdapat tiga litar pengatur voltan yang biasa digunakan:-
pengatur voltan diod zener
pengatur voltan siri bertransistor
Rajah 4.12 : Penapis RC
pengatur voltan litar bersepadu (I.C)
i Pengatur voltan diod zener
Pengatur voltan mudah adalah dengan menggunakan diod zener. Diod Zener akan beroperasi sebagai
pengatur voltan semasa pincang songsang. Diod Zener mempunyai keistimewaan yang tersendiri
iaitu boleh mengaturkan voltan jika beroperasi di dalam kawasan zener. Untuk beroperasi di
kawasan zener, voltan masukan mesti lebih besar daripada voltan zener dan rintangan beban tidak
menyebabkan arus zener menjadi kosong.
Rajah 4.14 : Pengatur voltan menggunakan diod zener
ii Pengatur voltan bertransistor
Terdapat dua jenis pengatur voltan bertransistor :
a) Pengatur transistor pirau
b) Pengatur transistor siri
a) Pengatur transistor pirau
Rajah 4.15 menunjukkan litar pengatur voltan jenis transistor pirau. Diod zener digunakan untuk
mebberikan voltan yang tetap antara tapak dan pemungut transistor Q1.
Jika rintangan beban bertambah, voltan keluaran akan turut meningkat iaitu menjadi lebih positif.
Maka ini bermakna voltan merentas DZ/RS juga bertambah iaitu voltan Rs yang meningkat sebab
voltan DZ tetap. Peningkatan voltan susut merentas RS menjadikan pincang hadapan transistor Q1 dan
Q2 bertambah, dengan bertambahnya voltan pincang Q2 menjadikan IC transistor Q2 meningkat, oleh
yang demikian menjadikan lebih banyak voltan akan susut merentas R1, maka ia akan mengurangkan
semula voltan keluaran kenilai yang asal.
Apabila rintangan beban berkurang, maka kendalian litar adalah sebaliknya. Apabila voltan masukan
berubah maka voltan keluaran juga akan berubah sepertimana perubahan yang berlaku di masukan,
maka litar akan mengatur semula voltan keluarannya supaya tetap.
Rajah 4.15 : Pengatur voltan transistor pirau
b) Pengatur transistor siri.
Transistor yang disambung sesiri dengan beban akan mengawal nilai voltan masukan yang
dibenarkan ke keluaran. Voltan keluaran akan disampelkan oleh satu litar yang membekalkan voltan
suapbalik yang akan dibandingkan dengan voltan rujukan.
Rajah 4.16, adalah satu litar pengatur siri mudah. Perintang RS adalah untuk membolehkan arus
songsang diod zener dikendalikan pada kawasan runtuh (breakdown region) ini untuk memastikan
tapak Q1 pada nilai yang tetap pada nilai DZ 12V. Nilai voltan keluaran pengatur adalah lebih rendah
dari nilai DZ sebab VDZ – VBE dimana VBE ialah 0.6V. Manakala voltan susut merentas pemungut dan
pengeluar (VCE) ialah :
VCE = Vin - Vout
= 18 – 11.4
= 6.6V
Sekiranya rintangan beban dalam litar yang dirtunjukkan dalam rajah 4.15 berkurang, voltan
keluaran (VOUT) juga akan menyusut iaitu menjadi kurang positif, ini bermakna voltan pengeluar (VE)
transistor Q1 juga berkurang, iaitu berkurang positif atau bertambah negatif, maka VBE akan
bertambah.
Apabila pincang hadapan sesuatu transistor bertambah, rintangan antara pemungut dan pengeluar
(RCE) akan berkurang. Oleh yang demikian voltan susut merentas pemungut dan pengeluar (VCE)
transistor Q1 akan berkurang maka akan mengembalikan nilai voltan keluaran kepada nilai yang asal.
Begitu juga sebaliknya jika perubahan berlaku kepada masukan voltan dc tak teratur. Contohnya jika
voltan masukan bertambah, vltan keluaran pengatur juga akan bertambah. Ini akan menjadikan
pengeluar Q1 menjadi hampir kepada nilai voltan dasar, menjadikan voltan pincang VBE berkurang.
Berkurangnya VBE menjadikan RCE bertambah dan VCE bertambah, maka voltan keluaran dapat
dikurangkan kenilai yang asal.
Rajah 4.17 adalah gambarajah blok pengatur voltan boleh laras.
Transistor pengatur siri : mengawal sebarang perubahan voltan pada keluaran supaya voltan
keluaran dalam keadaan yang tetap.
Sampel dan pelarasan : sebahagian voltan teratur di suapbalik ke pembanding dan melaras
voltan dc keluaran yang dikehendaki..
Voltan rujukan : mempunyai voltan rujukan yang tetap.
Pembanding : membandingkan dua voltan iaitu voltan rujukan dan vltan sample.
Penguat ralat : Menerima sebarang perubahan voltan antara voltan sample dan voltan
rujukan untuk memberi pincang kepada penguat. Isyarat ralat tadi
disalurkan ke transistor pengatur siri untuk melaras pincang depan
transistor.
Rajah 4.16 : Pengatur Voltan Siri Bertransistor
Rajah 4.17 : Gambarajah blok pengatur voltan boleh laras
Rajah 4.18 adalah satu lagi litar pengatur voltan siri dimana keluarannya boleh dilaras. Litar ini
mempunyai dua fungsi :
1. Voltan keluaran boleh dilaras kepada nilai voltan minima dan maksima yang
dikehendaki.
2. Mengatur voltan keluaran supaya tetap.
Rajah 4.18 : Pengatur voltan boleh laras
TRANSISTOR PENGATUR SISI
PENGUAT RALAT
PEMBANDING SAMPEL DAN PELARASAN
VOLTAN RUJUKAN
VOLTAN DC TAK TERATUR VOLTAN DC
TERATUR
Diod zener dan perintang Rs memberikan voltan rujukan yang tetap pada pengeluar Q2. Rangkaian
R1, VR1 dan R2 adalah pembahagi voltan merentasi keluaran dan berkadaran voltan yang sesuai
untuk dasar Q2. Jika voltan diod zener 12V, voltan yang sesuai pada tapak Q2 adalah lebih kurang
12.6V ( VBE = 0.6V ). Perintang RB memberikan voltan pincang hadapan kepada Q1. Rajah 4.19
adalah litar persamaannya.
VR mewakili rintangan antara pemungut dan pengeluar transistor Q2
Rajah 4.19 : Litar persamaan pengatur voltan boleh laras
Kendalian litar sebagai pengatur voltan boleh laras : Merujuk kepada rajah 4.18, sebarang
perubahan pada transistor Q2 akan mengubah pincang hadapan transistor Q1. Jika gelangsar VR1
pada A, maka VB transistor Q2 akan bertambah positif dan menjadikan VBE transistor Q2 juga
bertambah, Arus IC transistor Q2 juga bertambah ini bermakna VB transistor Q1 berkurang positif,
maka VBE transistor Q1 berkurang, dengan itu IC dan IE transistor Q1 berkurang. Berkurangnya IC
atau IE transistor Q1 menjadikan rintangan pemungut dan pengeluar transistor Q1 bertambah, maka
voltan keluaran akan menjadi minima. Apabila gelangsar VR1 pada B maka kendalian litar adalah
disebaliknya dimana voltan keluaran adalah dalam keadaan maksima.
Kendalian litar sebagai pengatur voltan : Dalam waktu yang sama litar ini juga akan mensetabilkan
voltan keluarannya. Jika berlaku perubahan pada beban atau voltan masukan pengatur akan
mengekalkan keluarannya.
Jika rintangan beban keluaran bertambah, voltan keluaran juga akan bertambah, maka VB transistor
Q2 juga bertambah iaitu VBE transistor Q2 bertambah. Bertambahnya VBE menjadikan IB dan IC
transistor Q2 juga bertambah, VB transistor Q1 berkurang positif maka VBE transistor menjadi
berkurang, IC dan IE transistor Q1 berkurang menjadikan ritangan antara pemungut dan pengeluar
transistor Q1 bertambah, voltan susut juga bertambah dan dengan itu voltan keluaran yang meningkat
tadi akan dikurangkan semula kenilai yang asal.
iii Pengatur voltan Litar Bersepadu (I.C)
Pengatur voltan siri 78XX dan 79XX adalah antara pengatur voltan jenis IC yang mudah. IC ini
hanya mempunyai tiga terminal dimana tanda XX adalah menunjukkan nilai voltan keluaran
manakala angka kedua menunjukan kekutuban voltan masukan dan keluaran iaitu 8 mewakili voltan
positif dan 9 mewakili voltan negatif. Pengatur litar bersepadu jenis ini menghasilkan voltan
keluaran yang tetap.
Contoh :
LM 7805 voltan keluarannya adalah +5V
LM7905 voltan keluarannya adalah -5V
Rajah 4.20 menunjukkan litar pengatur voltan litar bersepadu.
Rajah 4.20 : Sebahagian litar bekalan kuasa pengatur voltan litar bersepadu (IC)
Terdapat juga pengatur litar bersepadu tiga terminal yang mempunyai voltan keluaran yang boleh
diubah. Jadual 4.21 menunjukkan data pengatur litar bersepadu (IC).
Jadual 4.21 : Sebahagian data pengatur jenis IC tiga terminal
Positive Output Voltage Negative Output VoltageOutputCurrent
FixedOutputVoltage
AdjustableOutputVoltage
FixedOutputVoltage
AdjustableOutputVoltage
5 Amperes DeviceOutput VoltagePackage
LM338+1.2V to +33V
TO-3
3 Amperes DeviceOutput VoltagePackage
LM323+5.0V
TO-3
LM350+1.2V to +33V
TO-3
LM345-5.0V, 5.2V
TO-3
1.5 Amperes DeviceOutput Voltage
Package
LM340-XX,LM78XX+5V, +6V,+8V, +10V,+12V, +15V,+18V, +24VTO-3, TO-220
LM317+1.2V to +37VHigh Voltage(HT)1.2V to +57V
T0-3, TO-220
LM320-XX, LM79XX-5.0V, -5.2V,-6.0V, -8.0V,-9.0V, -12.0V-15V, -18V, -24V
TO-3, TO-220
LM337-1.2V to -37VHigh Voltage(HT)-1.2V to -47V
TO-3, TO-220
500 milliamperes
DeviceOutput Voltage
Package
LM341-XXLM78MXX+5V, +6V,+8V, +10V,+12V, +15V,+18V, +24VTO-202
LM317M+1.2V to +37V
TO-202, T0-39
LM320M, LM79MXX-5.0V, -5.2V,-6.0V, -8.0V,-9.0V, -12.0V-15V, -18V, -24V
TO-202, TO-39
LM337M-1.2V to -37V
TO-202,TO-39
250 mlliamperes
DeviceOutput Voltage
Package
LM342-XX+5V, +6V,+8V, +10V,+12V, +15V,+18V, +24VTO-202
LM320ML-5.0V, -6.0V,-8.0V, -10V,-12V, -15V-18V, -24VTO-202
100 milliamperes
DeviceOutput Voltage
Package
LM340LA-XX,LM78L-XX+5V, +6V,+8V, +10V,+12V, +15V,+18V, +24VTO-39, TO-92
LM320L-XXLM79L-XX-5.0V, -6.0V,-8.0V, -9V,-12V, -15V-18V, -24VTO-92, TO-39
4.2 PENGUJIAN DAN KESELAMATAN
4.1.1 Mengesan kerosakan
Dalam litar bekalan kuasa pengatur voltan terdapat empat peringkat iaitu pengubah, penerus, penapis
dan pengatur, kerosakan boleh berlaku dimana-mana peringkat. Pemerhatian yang khusus perlu
dibuat untuk mengenal pasti kesan (symptom) kerosakan. Pertama pastikan bekalan ac pada litar
disambung dengan betul dan suis ditutup (on). Jika tiada voltan dc keluaran tiada, pastikan ada
voltan ac masukan pada belitan sekunder, jika tiada voltan ac pada sekunder pengubah, tiga
kemungkinan kerosakan boleh berlaku:
a) Belitan primer atau sekunder terbuka
b) Dawai penyambung dari palam terbuka / putus
c) Fius terbuka / putus.
Untuk menguji, pastikan suis soket dibuka (off) dan palam ditanggalkan dari soket, meter Ohm boleh
digunakan untuk menguji keterusannya. Jadual 4.23 menunjukkan simptom dan kerosakan yang
berlaku pada bekalan kuasa pengatur voltan boleh laras. Terdapat tiga jenis kerosakan yang biasa
berlaku kepada komponen elektronik :
1. Terbuka
2. Terpintas
3. Bocor
KESAN KEROSAKAN
1. Kerosakan pada pengubah
Voltan dc keluaran 0V dan tiada voltan sekunder. Rintangan belitan primer dan sekunder rendah (normal)
Dawai penyambung bekalan masukan atau fius terbuka
Voltan dc keluaran 0V dan tiada voltan ac pada belitan sekunder. Rintangan belitan primer infiniti dan rintangan rendah pada belitan sekunder.
Belitan primer terbuka
Voltan dc keluaran 0V dan tiada voltan ac pada belitan sekunder.Rintangan belitan sekunder infiniti dan rintangan rendah pada belian primer.
Belitan sekunder terbuka
2. Kerosakan pada penerus (gelombang penuh dan tetimbang)
Voltan dc keluaran rendah dan terdapat voltan riak. Diod penerus terbuka
Fius terbuka disebabkan arus yang berlebihan. Rintangan pada pengubah normal
Diod penerus pintas.
Litar berfungsi dengan normal tetapi voltan dc keluaran lebih rendah dari yang sepatutnya.
Rintangan diod penerus menjadi tinggi (maka voltan pincang bertambah)
3. Kerosakan kapasitor penapis
Voltan dc keluaran rendah, paras voltan riak bertambah. Pengaturan voltan lemah.
Kapasitor penapis terbuka
Fius terbuka, rintangan keluaran penerus rendah bila diukur pincang depan dan songsang.
Kapasitor penapis pintas.
Voltan dc keluaran rendah dengan paras voltan riak bertambah. Pengaturan voltan lemah (mungkin litar berfungsi dengan tak stabil)
Kapasitor penapis bocor.
4. Kerosakan litar pengatur
Voltan dc keluaran 0V dan voltan masukan ke pengatur sedikit tinggi dari normal.
Transistor siri dasar dan pengeluar terbuka.
Voltan masukan dan keluaran pengatur sama, fius boleh jadi terputus atau merosakan transistor disebabkan arus yang berlebihan.
Transistor pemungut dan pengeluar terpintas.
Voltan dc keluaran rendah, transistor siri menjadi panas. Diod zener terpintas
Tiada voltan rujukan, voltan dc keluaran mungkin akan tinggi atau rendah bergantung kepada corak sambungan diod zener.
Diod zener terbuka.
Voltan dc keluaran lebih tinggi dari sepatutnya, tiada pengaturan voltan dan tiada voltan kawalan.
Penguat ralat terbuka (transistor atau I.C)
Diod zener menjadi panas disebabkan arus yang berlebihan. Litar tak boleh dikawal. Voltan dc keluaran rendah lebih rendah dari voltan zener.
Penguat ralat pintas.
Rajah 4.23 : Jadual kesan dan kerosakan Unit Bekalan Kuasa Pengatur Voltan Boleh Laras.
Terdapat tiga kaedah asas mengesan kerosakan :
a) Pemerhatian dengan pancaindera – melihat fizikal komponen jika ada yang hangus atau
sebagainya dan menghidu jika ada komponen terbakar.
b) Suntikan dan surihan isyarat.
c) Sukatan voltan dan rintangan.
4.1.2 Langkah-langkah keselamatan
i. Keselamatan diri
Anda merupakan individu yang melakukan tugas atau kerja. Kecuaian semasa melakukan
kerja boleh mengakibatkan kemalangan diri anda. Oleh yang demikian dengan mematuhi
peraturan keselamatan dengan betul amatlah penting demi untuk mengelakkan diri daripada
terlibat dengan sebarang kemalangan. Antara peraturan yang perlu diikuti dan diamalkan
adalah :
Cara berpakaian
- Memakai pakaian bengkel
- Memakai kasut bertebat dan bertumit rendah
- Tidak memakai barang kemas
- Tidak memakai tali leher
Sikap
- Sentiasa mematuhi arahan
- Merancang aktiviti sebelum memulakan kerja
- Melaporkan sebarang kerosakan
- Menggunakan alat yang betul
- Menggunakan alat mengikut prosedur yang ditetapkan
Fizikal
- Sihat
- Tidak rabun warna
- Jelas penglihatan
ii. Keselamatan alat
Peralatan elektrik hendaklah sentiasa dalam keadaan baik dan dilengkapi dengan ciri-ciri
keselamatan yang ditetapkan. Antara ciri keselamatan yang perlu diperhatikan adalah:
Penebatan
- Semua alat dan perkakasan elektrik hendaklah mempunyai penebat
yang baik dan sempurna.
Penggunaan alat pematerian (soldering iron)
- Alat pemateri adalah satu alat untuk meleburkan bahan pemateri,
oleh yang demikian hujung alat peteri adalah panas dengan itu
elakkan dari meletakkannya dimerata-rata. Letakkan alat pemateri
di pemegangnya (holder).
- Elakkan dari mengetuk alat pateri untuk membersihkan hujung alat
pemateri dari bahan pateri sebab ia akan merosakkan elemen
pemanasnya. Gunakan span basah untuk membersihkannya
Penggunaan meter pelbagai (multimeter)
- Gunakan julat yang betul
- Pastikan kekutuban yang betul
MEMBINA BEKALAN KUASA PENGATUR VOLTAN DC BOLEH LARAS
OBJEKTIF:
1. Membina bekalan kuasa pengatur voltan boleh laras menggunakan transistor
2. Menggunakan alat tangan dengan betul
3. Membuat pematerian dengan baik
4. Menguji kefungsian litar bekalan kuasa boleh laras
5. Mengamalkan keselamatn diri dan alat semasa ditempat kerja
BAHAN / PERALATAN:
PERALATAN KUANTITI BAHAN KUANTITI
Set peralatan tangan kerja pematerian 1 set Pengubah 240V/18V 1A 1 unit
Osiloskop 1 set Palam 3 pin 1 unit
Meterpelbagai 1 set Pemegang fius dan fius 1.5A 1 set
Penerus tetimbang 1A 1 unit
Perintang 2.2K ½W 1 unit
Perintang 4.7K ½W 1 unit
Perintang 1.2K ½W 1 unit
Perintang 1K ½W 2 unit
Perintang berubah 10K 1 unit
Kapasitor 2200uF 35V 1 unit
Kapasitor 100uF 25V 1 unit
Transistor BD207 1 unit
Transistor C1815 2 unit
Diod zener 6.2V 1 unit
Papan jalur
Suis 1 unit
Bahan pateri secukupnya
LANGKAH KERJA
1. Sediakan peralatan tangan dan bahan/komponen
2. Rajah 4.24 adalah satu litar skema bekalan kuasa pengatur voltan boleh laras, dengan
menggunakan alatan pematerian sambungkan litar itu pada papan jalur.
3. Setelah semua komponen telah disambung, pastikan semua sambungan dibuat dengan betul
dan dapatkan pengesahan dari guru.
4. Uji kefungsian litar dan pastikan litar berfungsi dengan baik.
5. Gunakan meter pelbagai, ukur voltan keluaran dc dan laras VR supaya voltan yang berubah
dapat diperoleh.
6. Laras VR supaya voltan keluaran berada dalam keadaan minima, ukur voltan pada setiap
titik ujian dan catatkan semua keputusan dalam jadual 4.25.
7. Laras VR supaya voltan keluaran berada dalam keadaan maksima, ukur voltan pada setiap
titik ujian dan catatkan semua keputusan dalam jadual 4.25.
8. Gunakan litar yang sama dan telah berfungsi dengan baik. Buat kerosakan seperti dalam
jadual 4.26 dan catatkan semua dapatan dalam jadual 4.26.
Transistor Vout
Titik ujian
Voltan dc
MINIMA
Voltan dc
MAKSIMABENTUK GELOMBANG Vp-p
Tapak
Q1 Pengeluar (Vout)
Pemungut
Tapak
Q2 Pengeluar
Pemungut
Tapak
Q3 Pengeluar
Pemungut
Jadual 4.25
Kerosakan Voltan dc Q1 Voltan dc Q2 Voltan dc Q3
VB VE VC VB VE VC VB VE VC
RA
JAH
4.2
4 :
LIT
AR
BE
KA
LA
N K
UA
SA
PE
NG
AT
UR
VO
LTA
N B
OL
EH
LA
RA
S
GLOSERI
ac - alternating current, dalam bahasa melayu arus ulang alik.
dc - direct current, dalam bahasa melayu arus terus.
IZ - arus diod zener
Np - merujuk kepad pengubah bermakna bilangan lilitan primer
Ns - merujuk kepada pengubah bermakna bilangan lilitan sekunder
RL - perintang beban
RCE - rintangan antara pemungut dan pengeluar transistor
VB - voltan pada dasar transistor.
VE - voltan pengeluar transistor
VC - voltan pemungut transistor
VCE - voltan susut antara pemungut dan pengeluar transistor
Vz - voltan diod zener
Vp-p - voltan puncak ke puncak
Vp - merujuk kepada pengubah bermakna voltan primer
Vs - merujuk kepada pengubah bermakna voltan sekunder