Modifikasi Catu Daya SMPS

From Indonesian Research And Development Center
Jump to: navigation, search

Disclaimer[edit]

Tutorial ini hanya untuk tujuan pembelajaran semata, penulis tidak bertanggungjawab atas resiko kerusakan dan kecelakaan yang ditimbulkan oleh tutorial ini.


Pendahuluan[edit]

Tutorial ini akan membahas mengenai modifikasi catu daya (power supply) tipe SMPS (Switch Mode Power Supply). Catu daya SMPS saat ini umum digunakan untuk perangkat elektronik seperti telepon seluler, tablet, komputer jinjing dan lain sebagainya. Kelebihan dari catu daya SMPS adalah ukurannya yang cukup ringkas jika dibandingkan dengan catu daya tipe linear. Selain itu, efisiensi dari catu daya SMPS lebih tinggi jika dibandingkan dengan catu daya tipe linear, karena tegangan pada catu daya tipe linear banyak yang terbuang dalam bentuk panas (kalor).

Perlu diingat bahwa catu daya SMPS memiliki kapasitor dengan nilai yang cukup besar yang dapat menyebabkan sengatan listrik, gunakan peralatan keselamatan dan lakukan "discharge" pada kapasitor menggunakan resistor dengan nilai hambatan tinggi.


Landasan Teori[edit]

Berikut ini adalah diagram catu daya SMPS yang umum digunakan:


Smps-diagram.png


Penjelasan secara sederhana mengenai cara kerja SMPS dari gambar di atas adalah tegangan input berupa tegangan bolak-balik terlebih dahulu disearahkan (DC) pada bagian primer menggunakan bridge rectifier. Selanjutnya, tegangan tinggi tersebut akan melewati mosfet dan kemudian baru ke transformator frekuensi tinggi. Setelah melewati transformator, aliran listrik akan menuju ke bagian sekunder yang terdiri atas penyearah (rectifier) dan perata arus (filter) berupa kapasitor. Jika diibaratkan dalam kehidupan, cara kerja catu daya SMPS ibarat seseorang yang menekan saklar yang terhubung dengan lampu secara berulang-ulang. Pada catu daya SMPS, fungsi tersebut dilakukan oleh sebuah sirkuit yang memanfaatkan Pulse Width Modulation (PWM). Adapun aliran listrik yang diatur oleh fungsi PWM tersebut diatur berdasarkan input berupa feedback dari bagian sekunder pada catu daya SMPS. Feedback tersebut pada umumnya diperoleh melalui opto isolator (optocoupler) untuk memisahkan tegangan tinggi pada bagian primer dengan tegangan yang lebih rendah pada bagian sekunder pada catu daya SMPS. Jika tegangan yang diingkan pada bagian sekunder telah sesuai dengan yang diinginkan, maka aliran listrik dari bagian primer akan terus berjalan. Namun jika aliran listrik pada bagain sekunder melewati batas tegangan kerja yang telah diatur, maka sirkuit PWM akan memerintahkan (mengatur nilai duty cycle PWM) ke mosfet untuk menurunkan aliran listrik ke transformator dan bagian sekunder hingga tegangan kerja kembali sesuai dengan yang telah diatur/diinginkan. Komponen pada bagian sekunder catu daya SMPS yang umum digunakan untuk mengirimkan sinyal ke optocoupler adalah komparatoe. Komparator tersebut membandingkan tegangan kerja dengan tegangan referensi sebagai acuan untuk mengirimkan sinyal ke optocoupler. Adapun tegangan referensi yang umum digunakan adalah 2.5V, namun Anda perlu untuk membaca datasheet IC komparator yang digunakan untuk memastikan nilai tegangan referensi yang digunakan. Cara lain yang dapat ditempuh adalah dengan menghubungkan terminal yang terhubung dengan kabel output pada catu daya SMPS ke catu daya DC variabel (Variable DC Power Supply). Setelah itu gunakan multimeter untuk mencari resistor pembagi tegangan dengan mengubah tegangan dari catu daya variabel tersebut. Ketika nilai tegangan dari catu daya variabel melewati tegangan kerja catu daya SMPS, maka tegangan pada komparator akan turun drastis. Dengan cara ini, maka Anda tidak perlu khawatir tersengat aliran listrik, karena catu daya SMPS tersebut tidak terhubung dengan listrik rumah.


Implementasi[edit]

Catu daya SMPS yang akan dimodifikasi pada tutorial ini adalah catu daya dari adaptor komputer jinjing DELL tipe PA-12. Catu daya tersebut memiliki tegangan keluaran 19.5V dan arus 3.34A sehingga daya yang dihasilkan kurang lebih 65 Watt. Adapun tegangan referensi yang digunakan adalah 2.5V yang diperoleh dari 3 buah resistor. Resistor pembagi tegangan R1 dan R2 terdiri atas 3 buah resistor. Nilai resistor R1 adalah 12K Ohm sedangkan R2 terdiri atas 2 buah resistor yang dihubungkan secara paralel dengan nilai masing-masing 1.8K Ohm dan 56K Ohm. Letak resistor tersebut pada papan rangkaian catu daya PA-12 dapat dilihat pada gambar berikut ini:


Smps-resistor voltage divider.jpg


Untuk formula menghitung nilai resistor yang berfungsi sebagai pembagi tegangan tersebut adalah sebagai berikut:

  • Nilai resistor R2 yang terdiri atas resistor 1.8K Ohm (1800 Ohm) dan 56K Ohm (56000 Ohm) yang dirangkai secara paralel adalah:
(1800 * 56000) / (1800 + 56000) = 1744 Ohm
  • Setelah mengetahui nilai resistor R2, maka tegangan referensi dapat dihitung menggunakan rumus berikut:
Vref = Vout * (R2 / (R2 + R1))
Vref = 19.5V * (1744 / (1744 + 12000))
Vref = 2.47V

Bisa terlihat bahwa nilai tegangan referensi tersebut mendekati 2.5V. Untuk mengubah tegangan keluaran dari 19.5V menjadi 24V, maka nilai resistor pembagi tegangan harus disesuaikan. Pada tutorial ini, nilai yang diubah adalah nilai resistor R2 dari 1744 Ohm menjadi 1423 Ohm. Nilai tersebut diperoleh dengan merangkai 2 buah resistor secara paralel dengan nilai masing-masing 1.8K Ohm (1800 Ohm) dan 6.8K Ohm (6800 Ohm), sehingga nilai total R2 dapat dihitung dengan rumus:

(1800 * 6800) / (1800 + 6800) = 1423 Ohm

Dari nilai R2 di atas, maka tegangan keluaran dapat dihitung dengan rumus:

Vout = Vref * (R2 / (R2 + R1))
Vout = 2.5 / (1423 / (1423 + 12000))
Vout = 23.6V

Nilainya mendekati 24V. Perlu diingat, karena daya yang dihasilkan oleh catu daya sebelum modifikasi adalah 65 Watt, maka arus yang dihasilkan setelah modifikasi adalah:

Iout = Wout / Vout
Iout = 65 / 23.6
Iout = 2.75A

Berikut ini adalah gambar dari catu daya SMPS yang telah dimodifikasi dengan cara di atas:


Smps-final.jpg

Penutup[edit]

Dari sini, Anda dapat melanjutkan tutorial ini dengan memanfaatkan catu daya yang telah dimodifikasi sebagai sumber arus untuk DIY soldering station controller. Sekian tutorial kali ini semoga bermanfaat. Terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa, Maxindo, N3 dan Anda yang telah membaca tutorial ini.


Referensi[edit]