Menambahkan feedback untuk regulasi tegangan pada PSU

Power Supply

Kali ini postingannya pake Bahasa Indonesia aja deh, soalnya sejak pertama kali direlaunching blog ini pake English melulu. Hehehe. Lanjut. Setelah saya mengobservasi beberapa PSU switching yang menggunakan IC PWM Controller TL494CN, dari kesemuanya (ya, benar, semuanya!) tidak ada satupun yang memanfaatkan fitur op-amp bawaan IC tersebut. Padahal op-amp itu bisa kita manfaatkan untuk mengatur/meregulasi tegangan keluaran power supply sehingga tetap stabil walaupun bebannya berubah-ubah. Anda yang kurang paham dengan regulasi, mungkin tahu dengan IC regulator 7805. Nah, prinsipnya sebenarnya sama, yaitu tegangan keluaran PSU diumpan-balikkan ke op-amp IC TL494CN. Op-amp ini akan membandingkan tegangan keluaran tersebut dengan tegangan referensi internal IC PWM sebesar 5V. Apabila melebihi atau malah kurang, lebar pulsa yang diumpan ke MOSFET akan disesuaikan sehingga tegangan keluaran PSU akan tetap stabil walaupun bebannya berubah-ubah.

Untuk lebih jelasnya, perhatikan rangkaian sederhana di bawah ini. Rangkaian ini biasa disebut dengan voltage divider, atau dalam Bahasa Indonesia dikenal dengan rangkaian pembagi tegangan.

Voltage Divider

Rangkaian Voltage Divider

Secara sederhana, rangkaian diatas akan menghasilkan tegangan keluaran Vout, dimana rasio yang dibuat oleh Z1 dengan Z2 akan menghasilkan tegangan Vout yang besarnya proporsional terhadap Vin. Rumusnya adalah sebagai berikut.

Rumus Voltage DividerContoh kasus: Kita menginginkan tegangan keluaran 5V untuk tegangan masukan 24V (yang didapat dari keluaran positif power supply), maka rasio hambatan standar resistor Z1 dan Z2 dengan rumus diatas didapat sebesar masing-masing 27kΩ dan 6,8kΩ.

TL494CN IC Pinouts

TL494CN IC Pinouts

Tegangan keluaran Vout inilah yang diumpan-balikkan ke masukan non-inverting seperti pada gambar di atas, sedangkan masukan invertingnya kita beri tegangan referensi internal 5V dari IC. Jadi apabila Vout berkurang nilainya dari 5V akibat beban PSU yang meningkat, maka IC akan menambah lebar pulsa (duty cycle) pada MOSFET. Hal ini akan menaikkan tegangan keluaran PSU sampai Vout kembali ke tegangannya yang semula yaitu 5V. Hal sebaliknya juga demikian. Jika Vout bertambah akibat beban PSU berkurang, maka lebar pulsa akan dikurangi sehingga Vout kembali ke 5V. Inilah prinsip regulasi tegangan pada PSU.

Inilah yang membuat saya merasa aneh. Karena dengan hanya menambahkan 2 buah resistor saja sebenarnya kita bisa menambah fitur regulasi tegangan pada sebuah PSU switching. Namun kenyataannya tidak ada satupun PSU switching pada amplifier untuk mobil yang menggunakan teknik regulasi ini. Padahal cuma 200 IDR lho.. 😡

Di bawah ini adalah foto PSU hasil modifikasi saya yang telah ditambah rangkaian regulasi. Bagian yang dilingkari adalah rangkaian pembagi tegangannya. PSU ini menghasilkan tegangan simetris 24V (CT) untuk menghidupkan amplifier Gainclone LM3886 yang telah saya rakit sebelumnya.

SMPS dengan Rangkaian Voltage Divider

Walaupun demikian, ada satu hal penting yang harus diketahui dalam implementasi regulasi tegangan PSU, yaitu kemampuan PSU itu sendiri dalam menyuplai arus. Dengan keterbatasan parameter-parameter PSU switching seperti batas arus maksimal dioda penyearah, arus maksimal MOSFET maupun arus maksimal (saturasi) pada transformer yang digunakan, kita tidak mungkin bisa mendapatkan tegangan keluaran PSU yang selalu teregulasi. Jika beban PSU meningkat sampai level dimana IC tidak dapat lagi meningkatkan lebar pulsa PWM (karena sudah maksimum), maka tegangan keluarannya tidak akan bisa lagi diregulasi. Satu-satunya menyiasati kekurangan ini adalah dengan memperbesar kemampuan arus pada penyearah (dioda), memperbesar diameter lilitan transformer atau bisa juga dengan memaralel beberapa MOSFET tambahan.

You may also like...

  • Saya barusan beli PSU 24 ct…. namun ternyata kurang kuat untuk mengangkat Power Amplifier mobil 400watt yang menggunakan se pasang TR Sanken… apakah dengan mengganti lilitan dengan jumlah lilitan yang lebih banyak bisa meningkatkan V-Outnya…??

    • Iya bisa, jangan lupa perhatikan juga kemampuan MOSFET pada PSU tsb, kalau bisa ditambah 1 pasang lagi supaya lebih aman untuk arus yang lebih besar nantinya.