Regulator tegangan tetap linier 3-terminal adalah pilihan populer untuk menciptakan tegangan positif atau negatif
Tulisan ini akan menjadi tambahan yang sangat bagus, terutama pada regulator tegangan positif LM317T yang dapat kita gunakan untuk membuat catu daya tegangan variabe dari 1.2-volt hingga 3.7-volt dengan arus sekitar 1,5-amp.
Dengan bantuan sedikit sirkuit tambahan yang ditambahkan ke output PSU, kita dapat memiliki catu daya bangku yang mampu mencapai berbagai tegangan tetap atau variabel baik positif maupun negatif. Sebenarnya ini lebih sederhana daripada yang Anda kira karena transformator, perbaikan dan penghalusan telah dilakukan oleh PSU sebelumnya, yang perlu kita lakukan hanyalah menghubungkan sirkuit tambahan kita ke output kabel kuning +12-volt. Tapi pertama-tama, mari kita pertimbangkan output tegangan tetap.
Catu Daya 9v Tetap
Ada berbagai macam regulator tegangan 3-terminal yang tersedia dalam paket TO-220 standar dengan regulator tegangan tetap yang paling populer adalah regulator positif seri 78xx yang berkisar dari regulator tegangan tetap 7805, +5V yang sangat umum hingga regulator tegangan tetap 7824, +24V. Ada juga seri 79xx regulator tegangan negatif tetap yang menghasilkan tegangan negatif komplementer dari -5 hingga -24 volt tetapi dalam tutorial ini kita hanya akan menggunakan tipe 78xx positif.
Regulator 3-terminal tetap berguna dalam aplikasi yang output yang dapat disesuaikan tidak diperlukan membuat catu daya output sederhana, tetapi sangat fleksibel karena tegangan yang dihasilkannya hanya bergantung pada regulator yang dipilih. Mereka disebut regulator tegangan 3-terminal karena mereka hanya memiliki tiga terminal untuk terhubung dan ini adalah Input, Common dan Output masing-masing.
Tegangan input ke regulator akan menjadi kabel kuning +12v dari PSU (atau pasokan transformator terpisah), dan terhubung antara terminal input dan umum. +9-volt yang distabilkan diambil di seluruh output dan umum seperti yang ditunjukkan.
Tegangan Variabel Power Supply Sirkuit Regulator Tetap
Jadi misalkan kita menginginkan tegangan output +9 volt dari catu daya bangku PSU kita, maka yang harus kita lakukan adalah menghubungkan regulator tegangan +9v ke kabel kuning +12V. Karena PSU telah melakukan perbaikan dan penghalusan ke output +12v, satu-satunya komponen tambahan yang diperlukan adalah kapasitor di seluruh input dan satu lagi di output.
Kapasitor tambahan ini membantu stabilitas regulator dan dapat berada di mana saja antara 100nF dan 330nF. Kapasitor output 100uF tambahan membantu menghaluskan konten riak yang melekat memberikan respons sementara yang baik. Kapasitor bernilai besar yang ditempatkan di output rangkaian catu daya ini biasa disebut "Smoothing Capacitor".
Regulator seri 78xx ini memberikan arus keluaran maksimum sekitar 1,5 amp pada tegangan stabil tetap masing-masing 5, 6, 8, 9, 12, 15, 18 dan 24V. Tetapi bagaimana jika kita menginginkan tegangan output +9V tetapi hanya memiliki regulator 7805, +5V?. Output +5V dari 7805 dirujuk ke terminal "ground, Gnd" atau "0v".
Jika kita meningkatkan tegangan terminal pin-2 ini dari 0V ke 4-volt maka output juga akan naik dengan tambahan 4-volt asalkan ada tegangan input yang cukup. Kemudian dengan menempatkan dioda Zener kecil 4-volt (nilai pilihan terdekat 4.3V) antara pin-2 regulator dan ground, kita dapat membuat regulator 7805 5V menghasilkan tegangan output +9-volt seperti yang ditunjukkan.
Meningkatkan Tegangan Output
Jadi bagaimana cara kerjanya. Dioda Zener 4.3V membutuhkan arus bias terbalik sekitar 5mA untuk mempertahankan output dengan regulator mengambil sekitar 0.5mA. Total arus 5.5mA ini disuplai melalui resistor "R1" dari output pin-3.
Jadi nilai resistor yang dibutuhkan untuk regulator 7805 adalah R = 5V/5.5mA = 910 Ohm. Dioda umpan balik, D1 yang terhubung melintasi input ke terminal output adalah untuk perlindungan dan mencegah regulator dari bias terbalik ketika tegangan pasokan input dimatikan sementara pasokan output tetap ON atau aktif untuk waktu yang singkat karena beban induktif yang besar seperti solenoid atau motor.
Kemudian kita dapat menggunakan regulator tegangan 3-terminal dan dioda Zener yang sesuai untuk menghasilkan berbagai tegangan output tetap dari catu daya bangku kami sebelumnya mulai dari +5V hingga +12V. Tetapi kita dapat memperbaiki desain ini dengan mengganti regulator tegangan tetap dengan regulator tegangan variabel seperti LM317T.
Catu Daya Tegangan Variabel
LM317T adalah regulator tegangan positif 3-terminal yang dapat disesuaikan sepenuhnya yang mampu memasok 1,5-amp dengan tegangan output mulai dari sekitar 1,25-volt hingga 37-volt. Dengan menggunakan rasio dua resistansi, salah satu dari nilai tetap dan variabel lainnya (atau keduanya tetap), kita dapat mengatur tegangan output ke tingkat yang diinginkan dengan tegangan input yang sesuai berada di mana saja antara 3-volt dan 40-volt.
Regulator tegangan variabel LM317T juga memiliki kemampuan pembatasan arus dan pematian termal bawaan yang membuatnya tahan korsleting dan ideal untuk tegangan rendah atau catu daya buatan sendiri.
Tegangan output LM317T ditentukan oleh rasio dua resistor umpan balik R1 dan R2 yang membentuk jaringan pembagi potensial di seluruh terminal output seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
LM317T Regulator Tegangan Variabel
Tegangan melintasi resistor umpan balik R1 adalah tegangan referensi 1.25V konstan, VRef diproduksi antara terminal "output" dan "adjustment". Arus terminal penyesuaian adalah arus konstan 100uA. Karena tegangan referensi melintasi resistor R1 konstan, arus konstan i akan mengalir melalui resistor R2 lainnya, menghasilkan tegangan output sebesar:
Kemudian arus apa pun yang mengalir melalui resistor R1 juga mengalir melalui resistor R2 (mengabaikan arus terminal penyesuaian yang sangat kecil), dengan jumlah tegangan turun melintasi R1 dan R2 sama dengan tegangan output, Vout. Jelas tegangan input, Vin harus setidaknya 2,5 volt lebih besar dari tegangan output yang dibutuhkan untuk menyalakan regulator.
Selain itu, LM317T memiliki pengaturan beban yang sangat baik dengan ketentuan bahwa arus beban minimum lebih besar dari 10mA. Jadi untuk mempertahankan tegangan referensi konstan 1,25V, nilai minimum resistor umpan balik R1 harus 1,25V / 10mA = 120 Ohm dan nilai ini dapat berkisar dari 120 ohm hingga 1.000 ohm dengan nilai tipikal R1 sekitar 220Ω hingga 240Ω untuk stabilitas yang baik.
Jika kita mengetahui nilai tegangan output yang dibutuhkan, Vout dan resistor umpan balik R1 adalah katakanlah 240 ohm, maka kita dapat menghitung nilai resistor R2 dari persamaan di atas. Misalnya, tegangan keluaran asli kami 9V akan memberikan nilai resistif untuk R2 dari:
R1. ((Vout/1.25)-1) = 240. ((9/1,25)-1) = 1.488 Ohm atau 1.500 Ohm (1k5Ω) ke nilai pilihan terdekat.
Tentu saja dalam praktiknya, resistor R1 dan R2 biasanya akan diganti dengan potensiometer sehingga menghasilkan catu daya tegangan variabel, atau oleh beberapa resistansi preset yang diaktifkan jika beberapa tegangan output tetap diperlukan.
Tetapi untuk mempermudah dalam menghitung nilai resistor R2 setiap kali kita menginginkan tegangan tertentu, kita dapat menggunakan tabel resistansi standar seperti yang ditunjukkan di bawah ini yang memberi kita tegangan keluaran regulator untuk rasio resistor R1 dan R2 yang berbeda menggunakan nilai resistansi E24.
Ratio Tahanan R1 terhadap R2
| R2 Value | Resistor R1 Value | ||||||||
| 150 | 180 | 220 | 240 | 270 | 330 | 370 | 390 | 470 | |
| 100 | 2.08 | 1.94 | 1.82 | 1.77 | 1.71 | 1.63 | 1.59 | 1.57 | 1.52 |
| 120 | 2.25 | 2.08 | 1.93 | 1.88 | 1.81 | 1.70 | 1.66 | 1.63 | 1.57 |
| 150 | 2.50 | 2.29 | 2.10 | 2.03 | 1.94 | 1.82 | 1.76 | 1.73 | 1.65 |
| 180 | 2.75 | 2.50 | 2.27 | 2.19 | 2.08 | 1.93 | 1.86 | 1.83 | 1.73 |
| 220 | 3.08 | 2.78 | 2.50 | 2.40 | 2.27 | 2.08 | 1.99 | 1.96 | 1.84 |
| 240 | 3.25 | 2.92 | 2.61 | 2.50 | 2.36 | 2.16 | 2.06 | 2.02 | 1.89 |
| 270 | 3.50 | 3.13 | 2.78 | 2.66 | 2.50 | 2.27 | 2.16 | 2.12 | 1.97 |
| 330 | 4.00 | 3.54 | 3.13 | 2.97 | 2.78 | 2.50 | 2.36 | 2.31 | 2.13 |
| 370 | 4.33 | 3.82 | 3.35 | 3.18 | 2.96 | 2.65 | 2.50 | 2.44 | 2.23 |
| 390 | 4.50 | 3.96 | 3.47 | 3.28 | 3.06 | 2.73 | 2.57 | 2.50 | 2.29 |
| 470 | 5.17 | 4.51 | 3.92 | 3.70 | 3.43 | 3.03 | 2.84 | 2.76 | 2.50 |
| 560 | 5.92 | 5.14 | 4.43 | 4.17 | 3.84 | 3.37 | 3.14 | 3.04 | 2.74 |
| 680 | 6.92 | 5.97 | 5.11 | 4.79 | 4.40 | 3.83 | 3.55 | 3.43 | 3.06 |
| 820 | 8.08 | 6.94 | 5.91 | 5.52 | 5.05 | 4.36 | 4.02 | 3.88 | 3.43 |
| 1000 | 9.58 | 8.19 | 6.93 | 6.46 | 5.88 | 5.04 | 4.63 | 4.46 | 3.91 |
| 1200 | 11.25 | 9.58 | 8.07 | 7.50 | 6.81 | 5.80 | 5.30 | 5.10 | 4.44 |
| 1500 | 13.75 | 11.67 | 9.77 | 9.06 | 8.19 | 6.93 | 6.32 | 6.06 | 5.24 |
Dengan mengubah resistor R2 untuk potensiometer 2k ohm, kami dapat mengontrol rentang tegangan output catu daya bangku PSU kami dari sekitar 1,25-volt ke tegangan output maksimum 10,75 (12-1,25) volt. Kemudian rangkaian catu daya variabel modifikasi akhir kami ditunjukkan di bawah ini.
Sirkuit catu daya tegangan variabel
Kita dapat meningkatkan rangkaian pengatur tegangan dasar kami sedikit lebih banyak dengan menghubungkan Ammeter dan Voltmeter ke terminal output. Instrumen ini akan memberikan indikasi visual dari arus dan output tegangan dari regulator tegangan variabel. Sekering kerja cepat juga dapat dimasukkan jika diinginkan dalam desain untuk memberikan perlindungan hubung singkat tambahan seperti yang ditunjukkan.
Kekurangan LM317T
Salah satu kelemahan utama menggunakan LM317T sebagai bagian dari rangkaian catu daya tegangan variabel untuk mengatur tegangan adalah bahwa sebanyak 2,5-volt dijatuhkan atau hilang sebagai panas melintasi regulator. Jadi misalnya, jika tegangan output yang dibutuhkan adalah +9 volt, maka tegangan input harus sebanyak 12-volt atau lebih jika tegangan output ingin tetap stabil dalam kondisi beban maksimum. Penurunan tegangan ini melintasi regulator disebut "dropout". Juga karena tegangan dropout ini beberapa bentuk heatsinking diperlukan untuk menjaga regulator tetap dingin.
Untungnya, regulator tegangan variabel dropout rendah tersedia, seperti regulator tegangan variabel Low Dropout "LM2941T" National Semiconductor, yang memiliki tegangan dropout rendah hanya 0,9 volt pada beban maksimum. Dropout rendah ini datang dengan biaya karena perangkat ini hanya mampu memberikan 1,0 amp dengan output tegangan variabel dari 5 hingga 20-volt. Namun, kita dapat menggunakan perangkat ini untuk memberikan tegangan output sekitar 11.1V, hanya sedikit lebih rendah dari tegangan input.
Jadi untuk meringkas, catu daya bangku kami yang kami buat dari unit catu daya PC lama dalam tutorial sebelumnya dapat dikonversi untuk menyediakan catu daya tegangan variabel dengan menggunakan LM317T untuk mengatur tegangan. Dengan menghubungkan input perangkat ini melintasi kabel output kuning +12V PSU, kita dapat memiliki tegangan output tetap +5V, +12V, dan variabel mulai dari sekitar 2 hingga 10-volt pada arus output maksimum 1,5A.
