Perencanan Penyetabil Tegangan dan Rangkaian Pelipat Tegangan (Rangkaian Dioda)

Perencanan Penyetabil Tegangan 

 

Perencanaan suatu rangkaian penyetabil tegangan dimulai dari spesifikasi yang diharapkan dari rangkaian terbut, kemudian dihitung harga-harga komponen yang diperlukan. Dalam praktek spesifikasi yang diinginkan adalah arus beban (IL) dan tegangan sumber (Vi) serta tegangan keluaran (Vz). Sedangkan komponen yang harus direncanakan adalah Rs dan Dioda zener.

Dari persamaan 2.3; 2.4 dan 2.5 diperoleh harga Rs:

 

 Karena dalam perencanaan harga IL, Vi dan Vz sudah diketahui (sesuai dengan permintaan  perencana), agar rangkaian bisa berfungsi dengan benar, maka pada dua kondisi ekstrem dapat diperoleh Rs:

Dari dua persamaan tersebut yang belum diketahui adalah harga Izmin dan Izmax (dan tentu saja Rs). Dalam praktek berlaku Izmin = 0,1 Izmax. Sehingga dengan menggabungkan persamaan 2.26 dan 2.27, diperoleh:




Contoh 2.3:
Rencanakan suatu rangkaian penyetabil tegangan sebesar 10 Volt apabila arus beban bervariasi dari 100mA hingga 200mA dan tegangan sumber bervariasi dari 14 Volt sampai 20 Volt.
Penyelesaian:

• Arus pada dioda zener maksimum adalah:

 

•   Disipasi daya maksimum pada dioda zener adalah: 

•  Rs dihitung dengan persamaan 2.12 (atau 2.11 dengan hasil yang sama):

• Disipasi daya maksimum pada resistor ini adalah:

Contoh 2.4:
Rencanakan suatu rangkaian penyetabil tegangan sebesar 10 Volt apabila arus beban bervariasi dari 20mA hingga 200mA dan tegangan sumber bervariasi dari 10,2 Volt sampai 14 Volt. 

Penyelesaian:

• Arus pada dioda zener maksimum adalah:

 

Izmax bernilai negatip berarti jarak antara Vimin dengan Vz kurang (tidak cukup) besar untuk mengatasi variasi arus beban. Pada kondisi terjelek, yakni Vi = 10,2 V dan IL = 200mA, tegangan output tidak bisa konstan 10 V. Oleh karena itu rangkaian penyetabil tidak berfungsi dengan baik untuk semua kemungkinan harga Rs.

Pengalaman Rekrutmen PT. PLN (Persero) Indonesia (Part I)

Sejak tahun 2015 hingga 2016 ini PLN lagi buka rekrutmen kerja besar-besaraan yang biasanya setiap tahun saja tidak selalu ada rekrutmen tetapi untuk tahun ini bisa sampai 4-5 kali seluruh Indonesia. Jadi untuk teman teman yang belum beruntung di rekrutmen sebelumnya jangan khawatir ya, terus berusaha, berdoa dan minta restu dari orangtua InshaAllah dibukakan jalan, Aamiin. Pembukaan rekrutmen dilakukan sedemikian rupa karenaaaa, regenerasi pegawai PLN juga banyaak (info saat pengenalan perusahaan kemarin).

Ohya perkenalkan, Aku Lucky (pr) dan sekarang masih menjalankan OJT PLN angkatan 49 (On The Job Training) di salah satu provinsi di Sumatra, di Bengkulu yang jauh nian dari kampung halaman. OJT merupakan salah satu dari tahapan rekrutmen PLN yang harus dilalui untuk mendapatkan SK Pegawai PLN.
Sebenernya menjadi pegawai PLN sudah menjadi obsesi sejak lulus SMA dan karena dorongan orang tua juga sih. Untuk bisa mewujudkan itu banyak sekali kegagalan yang aku alami, ikut rekrutmen sampai 4 kali baru loloos, akhirnyaaaa.
Oke dimulai dari rekrutmen 1, waktu itu lulus SMA karena salah satu temen aku ngasih info soal pembukaan rekrutmen D3 PLN kerjasama ITS. Jadi waktu itu kuliah D3 di ITS namun waktu lulus nanti langsung diterima oleh pihak PLN sebagai pegawai. Tahapan yang harus dilalui juga sama seperti rekrutmen lainnya yaitu dimulai dari:
1. Tes Akademik; disitu berisi soal materi fisika, matematika, dan bahasa Inggris
2. Psiko Tes: Dilakukan seharian penuh, dimana tes yang benar-benar menguras otak
3. Tes Fisik (Kesehatan I): Bukan tes yang disuruh lari2 dan pushup kok, Cukup Tes kesehatan  luar (fisik/badan)
4. Tes Uji Lab (Kesehatan 2): ini baru tes kesehatan yang lengkap banget, jadi untuk menjadi pegawai PLN harus bener2 sehat luar dan dalam.
5. Wawancara: waktu itu ada dua orang, 1 psikolog 1 orang PLN sendiri, yang penting di tes ini jujur tapi jujurnya jangan memperlihatkan kekurangan diri, jangan sampai bohong karena mereka pasti tau.

Itu semua tahapan rekrutmen PLN pertama kali yang pernah aku alami, dan harus berakhir di tes wawancara yang rasanya "JLEB" sekali, seperti uda diangkat tinggi ke langit lalu seketika itu dihempaskan ke tanah dengan sangat keras. Karena aku berfikir sampe wawancara pasti lolos karena daari 30 orang, cuma 2 yang gak lolos, tapi kenyataan tidak seperti itu aku termasuk dari dua orang itu, jadi pelajaran untuk hal itu  adalah "jangan sama sekali menyepelekan hal kecil  yang mungkin akan merubah semua hal baik yang telah dilakukan".

Untuk cerita rekrutmen selanjutnya bisa dilihat di part II, sabar ya hehe.
Selamat berjuang untuk para heroes Rekrutmen PLN, Always Try, no matter Failed, try again, fail again, fail better :)

Dioda Zener

Jenis dioda semikonduktor yang khusus dioperasikan pada bias mundur yang pada titik break-down-nya sering disebut dengan dioda Zener. Zener ini merupakan inti dari rangkaian penyetabil tegangan.  Disamping itu juga dibahas beberapa macam rangkaian pelipat tegangan. 

Struktur Dioda zener tidaklah jauh berbeda dengan dioda biasa, hanya tingkat dopingnya saja yang sangat berbeda.  Kurva karakteristik dioda zener juga sama seperti dioda biasa, namun perlu dipertegas adanya daerah breakdown dimana pada saat bias mundur mencapai tegangan breakdown maka arus dioda naik dengan cepat (gambar 1).  Daerah breakdown inilah titik fokus penerapan dari dioda zener.  Sedangkan pada dioda biasa tidak diperbolehkan pemberian tegangan mundur sampai pada daerah breakdown, karena bisa merusak dioda.

gambar 1 kurva karakteristik dioda zener

  Titik breakdown dari suatu dioda zener dapat dikontrol dengan memvariasi tingkat dopingnya.  Tingkat doping yang tinggi, akan meningkatkan jumlah pengotoran sehingga tegangan zenernya (Vz) akan kecil.  Demikian juga sebaliknya, dengan tingkat doping yang rendah diperoleh Vz yang tinggi.  Pada umumnya dioda zener dipasaran tersedia mulai dari Vz 1,8 V sampai 200 V, dengan kemampuan daya dari ¼ hingga 50 W.  Karena temperatur dan kemapuan arusnya yang tinggi, maka jenis silikon sering dipakai pada dioda zener.  

Penerapan dioda zener yang paling penting adalah sebagai penyetabil tegangan (voltage regulator).  Rangkaian dasar penyetabil tegangan adalah pada gambar 2.  Agar rangkaian ini dapat berfungsi sebagai penyetabil tegangan, maka dioda zener harus bekerja pada daerah breakdown.  Dengan kata lain, apabila dilihat pada gambar 2.11, maka tegangan sumber (Vi) yang diberikan pada rangkaian harus lebih besar dari Vz atau arus pada dioda zener harus lebih besar dari Iz minimum.
 

gambar 2 rangkaian dasar penyetabil tegangan

  Oleh karena itu persyaratan yang harus dipenuhi agar rangkaian berfungsi sebagai penyetabil tegangan adalah berkenaan dengan nilai RL dan Vi.  Pertama, RL harus lebih besar dari RL minimum.  RL ini berhubungan dengan Iz, karena bila RL minimum, maka IL menjadi maksimum, sehingga Iz menjadi minimum.  Kedua, Vi harus lebih besar dari Vi minimum. Vi minimum ini akan menjamin bahwa dioda mendapatkan tegangan breakdown. 

Kasus pertama:

Resistansi beban RL harus lebih besar dari RL minmum.  Apabila RL kecil sekali sehingga kurang dari RLmin, maka turun tegangan pada RL (juga pada zener) akan kecil sehingga kurang dari Vz. Oleh karena itu
zener tidak berfungsi, karena tidak bekerja pada daerah breakdown.  Untuk menghitung harga RLmin dari gambar 2.10 adalah menghitung harga RL saat diperoleh VL = Vz, yaitu:

Harga RLmin ini akan menjamin bahwa dioda zener bekerja.  Dengan RLmin maka diperoleh ILmax, yaitu:
 

Bila zener sudah bekerja, berarti VL = Vz = konstan, dan dengan menganggap Vi tetap maka turun tegangan pada RS (VR) juga tetap, yaitu:

dan arus yang mengalir pada Rs juga tetap, yaitu sebesar (IR):

Arus zener dapat dihitung dengan,

Karena IR tetap, maka Iz akan maksimum bila IL minimum dan sebaliknya.  Agar Iz tidak melebihi harga Izm yang sudah titentukan oleh pabrik, maka IL harus tidak boleh kurang dari IL minimum.  Jika Izm terlampaui, zener akan panas dan bisa rusak.  ILmin ini adalah:

Dengan diperoleh IL minimum, maka RL akan maksimum, yaitu:

 Sumber Pustaka

Boylestad and Nashelsky. (1992). Electronic Devices and Circuit Theory, 5th ed. Engelwood
         Cliffs, NJ: Prentice-Hall, Inc.

Floyd, T. (1991). Electric Circuits Fundamentals. New York: Merrill Publishing Co.

Malvino, A.P. (1993). Electronic Principles 5th Edition. Singapore: McGraw-Hill, Inc.

Milman & Halkias. (1972). Integrated Electronics: Analog and Digital Circuits and Systems.
        Tokyo: McGraw-Hill, Inc.

Savant, Roden, and Carpenter. (1987). Electronic Circuit Design: An Engineering Approach.
        Menlo Park, CA: The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc.

Stephen, F. (1990). Integrated devices: discrete and integrated. Englewood Cliffs, NJ: Pren-
        tice-Hall, Inc.