Asalamualaiku Wr Wb ...Power Supply yang digunakan pada PC didasarkan pada teknologi yang disebut “switching mode” dan dengan demikian juga dikenal sebagai SMPs, Switching Mode Power Supplies (DC-DC konverter adalah nama lain power supply ini). Dalam tutorial ini kita akan menjelaskan kepada bagaimana power supply switching bekerja dan saya akan tunjukkan catu daya PC Anda terutama komponen utama dan apa fungsinya.
Ada Dua Desain Dasar Power Supply: Linear Dan Switching.
Power supply linear bekerja dengan input tegangan 127 V atau 220 V dan kemudian menurunkan ke Tegangan rendah (misalnya, 12 V) dengan menggunakan sebuah transformator. Ini tegangan rendah yang masih AC. Kemudian rektifikasi dilakukan oleh satu set dioda, mengubah tegangan AC ini menjadi pulsating voltage (nomor 3 pada Gambar 1 dan 2). Langkah selanjutnya adalah penyaringan, yang dilakukan oleh kapasitor elektrolitik, transformasi ini kemudian menjadi tegangan DC (nomor 4 pada Gambar 1 dan 2). DC diperoleh setelah kapasitor berosilasi sedikit (osilasi ini disebut ripple), sehingga tahap mengatur tegangan yang diperlukan, kemudian dilakukan oleh dioda zener atau oleh sirkuit terpadu regulator tegangan. Setelah tahap ini output adalah murni tegangan DC (nomor 5 di Gambar 1
Gambar 2: Bentuk gelombang pada power supply linier.
Meskipun power supply linear bekerja sangat baik untuk beberapa aplikasi daya rendah; telepon tanpa kabel dan video game konsol, namun saat daya tinggi diperlukan, pasokan listrik linear dapat secara harfiah sangat berat untuk tugas tersebut.
Ukuran transformator dan kapasitansi dari kapasitor elektrolitik yang berbanding terbalik dengan frekuensi dari tegangan AC input: semakin rendah frekuensi tegangan AC, semakin besar ukuran komponen-komponen dan sebaliknya. Karena power supply linear masih menggunakan frekuensi 60 Hz (atau 50 Hz, tergantung pada negara) dari jaringan listrik yang merupakan frekuensi yang sangat rendah, transformator dan kapasitor harus sangat besar.
Catu daya yang digunakan pada PC menggunakan pendekatan yang lebih baik: yaitu sistem loop tertutup. Rangkaian yang dikendalikan transistor switching mendapatkan umpan balik dari output catu daya, meningkatkan atau menurunkan siklus dari tegangan pada transformator sesuai dengan konsumsi PC (pendekatan ini disebut PWM, Pulse Width Modulation). Jadi power supply mengatur ulang dengan sendirinya tergantung pada konsumsi perangkat yang terhubung.
Bila PC Anda tidak mengkonsumsi banyak daya, power supply mengatur ulang dirinya untuk istirahat, membuat transformator dan semua komponen lainnya menghilangkan daya yang lebih kecil yaitu lebih sedikit panas yang dihasilkan. Pada power supply linear, power supply diatur untuk memberikan daya maksimum tetap, bahkan jika sirkuit yang terhubung dalam keadaan tidak bekerja. Hasilnya adalah bahwa semua komponen bekerja pada kapasitas penuh, bahkan walaupun tidak diperlukan. Hasilnya adalah panas yang lebih besar.
Switching Power Supply Diagram
Pada Gambar 3 dan 4 Anda dapat melihat diagram blok power supply switching dengan PWM umpan balik yang digunakan pada PC. Dalam Gambar 3 kita menampilkan diagram blok power supply tanpa sirkuit PFC (Power Factor Correction) - yang digunakan oleh pasokan listrik murah dan pada Gambar 4 kita menunjukkan diagram blok power supply dengan sirkuit PFC aktif, yang digunakan pada Power Supply high-end.
Gambar 3: Block diagram switching power supply dengan design PWM (tanpa PFC).
Gambar 4: Block diagram switching power supply dengan design PWM (dengan PFC).
Anda dapat melihat apa perbedaan antara power supply dengan PFC aktif dan satu tanpa sirkuit PFC dengan membandingkan Gambar 3 dan 4. Seperti yang Anda lihat, Power Supply dengan PFC aktif tidak memiliki switch 110/220 V dan juga tidak memiliki sirkuit tegangan Doubler, tapi dia memiliki PFC aktif.
Ini adalah diagram yang sangat dasar. Kami tidak memasukkan sirkuit tambahan seperti sirkuit perlindungan, sirkuit stand-by, daya generator sinyal yang baik, dll untuk membuat diagram sederhana untuk dipahami. Jika Anda ingin skema lebih rinci, lihat Gambar 5.
Gambar 5: Schematics untuk low-end ATX power supply. Untuk jelasnya lihat gambar file yang kami sertakan.
Anda mungkin bertanya pada diri sendiri di mana tahap regulasi tegangan pada Angka di atas. Dalam hal ini, rangkaian PWM melakukan regulasi tegangan. Tegangan input diperbaiki sebelum melewati transistor switching, dan apa yang mereka kirim ke transformator adalah gelombang persegi. Jadi output pada trafo adalah gelombang persegi, bukan gelombang sinus. Karena gelombang tersebut sudah persegi, sangat sederhana untuk mengubahnya menjadi tegangan DC. Jadi rektifikasi setelah trafo, tegangan sudah menjadi DC. Itulah sebabnya Power Supply PC juga disebut sebagai DC-DC konverter.
Loopback yang digunakan sebagai feed rangkaian kontrol PWM bertanggung jawab untuk membuat semua pengaturan yang diperlukan. Jika tegangan output tidak, maka rangkaian kontrol PWM melakukan perubahan siklus berupa sinyal perintah yang diterapkan pada transistor untuk memperbaiki output. Hal ini terjadi ketika PC meningkatkan konsumsi daya, situasi di mana tegangan output
cenderung menurun, atau ketika penurunan konsumsi daya PC, situasi di mana tegangan output cenderung meningkat.
Semua yang perlu Anda ketahui sebelum pindah ke halaman berikutnya dari Gambar 3 dan 4) adalah:
1)Segala sesuatu sebelum transformator disebut "primary" dan semua setelah itu disebut "secondary".
2)Power Supply dengan sirkuit PFC aktif tidak memiliki saklar 110 V/220 V. Mereka juga tidak memiliki tegangan Doubler.
3)Pada Power Supply tanpa PFC, jika 110 V/220 V diatur ke 110 V, power supply akan menggunakan Doubler tegangan, agar tegangan selalu sekitar 220 V sebelum jembatan rektifikasi.
4)Pada Power Supply PC dua transistor MOSFET membuat switcher. Beberapa konfigurasi yang berbeda dapat digunakan dan kita akan berbicara lebih lanjut tentang ini nanti.
5)Bentuk gelombang yang diterapkan pada transformator adalah persegi. Jadi gelombang yang ditemukan pada output transformator adalah persegi, bukan sinus.
6)Sirkuit PWM kontrol yang biasanya sirkuit terpadu diisolasi dari primary melalui transformator kecil. Kadang-kadang bukan sebuah transformator tetapi sebuah optocoupler (sirkuit terpadu yang kecil berisi LED dan sebuah fototransistor dikemas bersama-sama) digunakan.
7)Seperti yang telah disebutkan, rangkaian kontrol PWM menggunakan output catu daya untuk mengendalikan untuk mendorong kinerja transistor switching. Jika tegangan output yang tidak normal, rangkaian kontrol PWM memberi perintah ke transistor switching untuk memperbaiki output.
8)Pada halaman-halaman berikutnya kita akan mempelajari masing-masing tahapan ini dengan gambar-gambar yang menunjukkan di mana Anda dapat menemukan mereka di dalam power supply.
Setelah membuka power supply untuk pertama kalinya (jangan melakukan hal ini dengan kabel listrik yang terpasang), Anda mungkin sedikit bingung melihat isinya. Tapi Anda akan mengenali setidaknya dua hal yang sudah Anda ketahui: catu daya kipas dan beberapa heatsink.
Gambar 6: Isi sebuah PC power supply.
Tapi Anda harus mampu mengenali komponen yang termasuk dalam primer dan komponen yang termasuk ke sekunder. Anda akan menemukan satu kapasitor elektrolitik besar (pada Power Supply dengan PFC aktif) atau dua (pada Power Supply tanpa PFC). Biasanya Power Supply PC memiliki tiga transformator diantara dua heatsink besar, seperti yang Anda lihat pada Gambar 7. Transformator utama adalah yang terbesar. Transformator ini adalah media yang digunakan untuk menghasilkan output 5VSB dan transformator terkecil digunakan oleh rangkaian kontrol PWM untuk mengisolasi sekunder dari primer (ini adalah transformator diberi label sebagai "isolator" pada Gambar 3 dan 4). Beberapa Power Supply menggunakan transformator sebagai sebuah isolator menggunakan satu atau lebih optocouplers (mereka terlihat seperti sirkuit terpadu yang kecil), sehingga pada Power Supply yang menggunakan komponen ini Anda mungkin akan menemukan hanya dua transformer.
Salah satu heatsink milik primer dan yang lain milik sekunder. Pada heatsink utama Anda akan menemukan transistor switching dan juga transistor dan dioda PFC, jika power supply Anda memiliki PFC aktif. Beberapa produsen menggunakan sebuah heatsink terpisah untuk komponen PFC aktif, sehingga pada Power Supply dengan PFC aktif Anda mungkin menemukan dua heatsink di bagian utama.
Pada heatsink sekunder Anda akan menemukan beberapa rectifier. Mereka tampak seperti transistor tetapi mereka memiliki dua dioda daya di dalamnya. Anda juga akan menemukan beberapa kapasitor elektrolit kecil dan kumparan yang termasuk fase penyaringan pada bagian sekunder. Cara yang lebih mudah untuk membeakan sekunder dan primer yaitu hanya mengikuti kabel listrik. Kabel output akan terhubung ke sekunder, sementara kabel input (yang berasal dari kabel listrik) akan terhubung ke domain utama. Lihat Gambar 7.
Gambar 7: Lokasi primary dan secondary.
Penyaringan Transient
Tahap pertama dari power supply PC adalah penyaringan sementara. Pada Gambar 8, Anda dapat
melihat skema dari filter sementara yang direkomendasikan untuk catu daya PC.
Gambar 8: Transient filter.
Kita menyebutnya "direkomendasikan" karena Power Supply ada banyak, khususnya yang murah yang tidak akan memiliki semua komponen yang ditampilkan pada Gambar 8. Jadi cara yang baik untuk memeriksa apakah catu daya Anda adalah kualitas baik atau tidak adalah dengan memeriksa tahap penyaringan transien yang direkomendasikan atau tidak.
Komponen utamanya adalah disebut MOV (Metal Oxide Varistor) atau varistor, berlabel RV1 seperti pada skema, bertanggung jawab untuk memotong lonjakan tegangan (transien) yang ditemukan pada Power Supply. Ini adalah komponen yang sama persis ditemukan pada surge suppressors. Masalahnya Power Supply murah tidak memasang komponen ini untuk menghemat biaya. Pada Power Supply dengan MOV, penekan lonjakan tidak berguna, karena mereka sudah punya penekan gelombang di dalamnya.
L1 dan L2 adalah kumparan ferit. C1 dan C2 adalah kapasitor disk, biasanya biru. Kapasitor ini juga disebut " kapasitor Y ". C3 adalah kapasitor polyester metalized, biasanya dengan nilai-nilai seperti 100 nF, 470 nF atau 680 nF. Kapasitor ini disebut "kapasitor X". Beberapa Power Supply memiliki kapasitor X kedua, yang dipasang secara paralel dengan saluran listrik utama, seperti RV1 dalam Gambar 8.
Kapasitor X adalah setiap kapasitor yang memiliki terminal yang terhubung secara paralel ke saluran listrik utama. Kapasitor Y datang berpasangan, mereka harus terhubung bersama dalam serial dengan titik sambungan di antara mereka membumi, yaitu terhubung ke chassis power supply. Kemudian mereka terhubung secara paralel ke saluran listrik utama.
Sementara filter tidak hanya menyaring transien berasal dari kabel listrik, tetapi juga mencegah kebisingan yang dihasilkan oleh transistor switching untuk kembali ke saluran listrik, yang akan menyebabkan gangguan pada peralatan elektronik lainnya.
Mari kita lihat beberapa contoh dunia nyata. Perhatikan Gambar 9. Apakah Anda melihat sesuatu yang aneh di sini? Ini power supply yang tidak memiliki filter transien! Ini adalah power supply murah unit "generik". Jika Anda memperhatikan Anda dapat melihat tanda-tanda pada board power supply di mana komponen penyaringan harus dipasang.
Gambar 9: Ini adalah cheap ”generic“ power supply yang tidak mempunyai transient filtering stage.
Pada Gambar 10, Anda dapat melihat filter transien Power Supply murah. Seperti yang dapat Anda lihat,
MOV tidak ada dan listrik hanya memiliki satu kumparan (L2 yang hilang). Di sisi lain memiliki satu
kapasitor tambahan X (ditempatkan pada RV1 dalam Gambar 8).
Gambar 10: Transient filtering pada cheap power supply.
Pada beberapa Power Supply, filter transien dapat dipecah ke dalam dua tahap terpisah, salah satu
disolder ke konektor daya input dan yang lain pada papan sirkuit power supply, seperti yang Anda lihat
pada power supply yang ditampilkan pada Gambar 11 dan 12.
Pada power supply ini Anda menemukan sebuah kapasitor X (menggantikan RV1 pada Gambar 8) dan kumparan ferit pertama (L1) disolder pada papan sirkuit kecil yang terhubung ke konektor listrik AC utama.
Gambar 11: Transient filter stage pertama.
Pada borard circuit Anda dapat menemukan komponen lainnya, seperti Anda dapat melihat power supply memiliki MOV, meskipun ia ditempatkan pada posisi yang tidak biasa yaitu setelah kumparan kedua. Jika anda memperhatikan, power supply ini memiliki lebih dari jumlah komponen yang direkomendasikan, karena memiliki semua komponen yang ditunjukkan pada Gambar 8 plus kapasitor X tambahan.
Gambar 12: Transient filter stage kedua.
MOV catu daya di atas adalah kuning, namun warna yang paling umum adalah biru gelap. Anda juga dapat menemukan sebuah sekering dekat filter transien (F1 pada Gambar 8, lihat juga Gambar 9, 10 dan 12). Jika sekering ini ditiup, berhati-hatilah. Sekring tidak menutup sendiri dan sekering menutup biasanya menunjukkan bahwa aa satu atau lebih komponen rusak. Jika Anda mengganti sekering, yang baru mungkin akan meledak tepat setelah Anda menyalakan PC Anda.
Voltage Doubler and Primary Rectifier
Di Power Supply tanpa PCF aktif Anda akan menemukan Doubler tegangan. Doubler tegangan
menggunakan dua kapasitor elektrolitik besar. Jadi kapasitor yang lebih besar ditemukan pada power
supply yang memilik stage kedua ini. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, Doubler tegangan
hanya digunakan jika Anda menghubungkan catu daya Anda ke jaringan listrik 127 V.
Gambar 13: Electrolytic capacitors dari voltage doubler.
Gambar 14: Electrolytic capacitors dari voltage doubler setelah dikeluarkan dari power supply.
Selanjutnya selain dua kapasitor elektrolitik, Anda akan temukan sebuah rectifying bridge (biasanya
disebut bridge saja). Bridge ini dapat dibuat oleh empat dioda atau oleh komponen tunggal, lihat
Gambar 15. Pada Power Supply kinerja tinggi bridge ini mempunyai heatsink.
Gambar 15: Rectifying bridge.
Pada “primary” Anda juga akan menemukan sebuah termistor NTC, yang merupakan resistor yang
resistansinya berubah sesuai dengan suhu. Hal ini digunakan untuk mengkonfigurasi ulang power supply
ketika digunakan dan sudah mulai panas. NTC Negative Temperature Coefficient. Komponen ini
menyerupai ceramic disc capacitor dan biasanya berwarna hijau zaitun.
No comments:
Post a Comment
Silahkan Berkomentar Sesuai Dengan Kaidah dan Etika Yang baik