Thursday, September 13, 2012

Mengubah Tegangan 220 VAC ke 24 VDC Tanpa Trafo


Skema berikut adalah rangkaian elektronik untuk mengubah tegangan 220 VAC ke 24 VDC tanpa transformator. Sehingga harga dapat ditekan murah karena tidak perlu membeli dan memasang trafo, ukuran lebih kecil dan berat lebih ringan. Juga effisiensi daya bisa lebih tinggi, karena trafo mempunyai borosan daya atau effisiensi sekitar 89% pada beban penuh, dan sekitar 65% pada beban setengah daya.

Untuk rangkaian dengan transformator dapat dibaca di "Power Suplai, Battery Charger, Dengan Trafo".



Rangkaian diatas terhubung langsung dengan tegangan tinggi 220 VAC, sehingga harus memasang sekring. Saya menggunakan sekring 0,5 ampere walau agak kebesaran. Setahu saya sekring terkecil tipe gelas yang tersedia di pasaran adalah 0,25 ampere, tapi kadang sulit didapat. Sekring ini hanya melindungi bagian tegangan tinggi saja, rangkaian di sebelah kiri transistor. Sedangkan bagian tegangan rendah tidak terlindungi sekring karena arus output yang sangat kecil yaitu sekitar 20 miliampere, sehingga jika terhubung singkat tidak akan memutuskan sekring.

Pada prinsipnya rangkaian ini adalah rangkaian stabilisasi tegangan (voltage stabilizer) dengan dioda zener. Tegangan output tidak terpengaruh tegangan input, selama tegangan input lebih besar dari tegangan zener.

Tegangan input akan mempengaruhi arus maximal output. Semakin tinggi tegangan input maka semakin besar arus maximal yang dikeluarkan, sebaliknya jika tegangan input menurun maka arus maximal output mengecil. Jika beban membutuhkan arus di bawah arus maximal, maka saat tegangan input turun tidak akan mempengaruhi tegangan pada beban, atau tegangan output. Jadi rangkaian ini dapat bekerja pada tegangan 220 VAC dan 110 VAC. Untuk tegangan input 110 VAC, jika ingin menghasilkan arus maximal yang sama dengan tegangan input 220 VAC, maka nilai-nilai resistor RB and RC haruslah setengah dari nilai yang dijelaskan di bawah.

Dioda (D) saya gunakan jembatan dioda, karena sudah tersedia. Sebetulnya dioda-dioda tersebut harus disesuaikan dengan kapasitas arus dan tegangan. Bisa menggunakan 4 buah dioda 1N4007, yang mana mampu mengalirkan arus sampai 1 ampere dan tegangan maximal 1000 volt.

Kondensor 1 (C1) berkapasitas 1 mikrofarad dan harus mempunyai tegangan maximal diatas 220 volt. Saya gunakan yang bertegangan maximal 350 volt.

Resistor untuk basis (RB) menentukan arus yang diumpankan ke basis transistor. Saya gunakan resistor basis sebesar 390K, agar arus yang dikeluarkan dari emitor transistor sekitar 20 miliampere. Jika resistor basis dikecilkan, maka arus emitor akan semakin besar. Jika memperbesar arus emitor, pastikan transistor tidak terlalu panas. Jika tidak mempunyai thermometer untuk mengukur panas transistor, ada cara sederhana untuk mengetahui apakah transistor tidak terlalu panas, yaitu dengan menyentuh transistor dengan jari. Pastikan transistor tidak terlalu panas dan dapat disentuh jari setelah diberi beban satu menit. Sebelum menyentuh transistor dengan jari, pastikan tegangan tinggi sudah terputus.

Resistor untuk kolektor (RC) akan melindungi transistor dan beban jika arus naik melampaui batas. Saya gunakan resistor 10 kilo agar membatasi arus output atau emitor sekitar 20 miliampere. Resistor ini bisa diperkecil untuk memperbesar arus.

Dioda zener (DZ) menentukan tegangan output dari emitor. Saya gunakan zener 24 volt dengan daya 1/2 watt. Perlu diketahui bahwa tegangan output dari emitor transistor akan berkurang 0,6 volt. Sehingga jika menggunakan zener 24 volt, maka tegangan output akan menjadi 23,4 volt. Anda dapat menggunakan dioda zener yang sesuai dengan tegangan output yang dibutuhkan. Tegangan yang dihasilkan cukup stabil.

Transistor (T) adalah TIP50. Menurut spesifikasi dapat mengalirkan daya kontinue sampai 2 watt. Transistor ini mampu bekerja sampai tegangan kolektor-emitor 400 volt (Vceo). Penguatan arus (hFE) transistor ini pada rangkaian ini adalah sekitar 39. Perlu dipastikan spesifikasi dari setiap pabrikan pembuat transistor TIP50 yang anda gunakan. Transistor ini perlu diberi pendingin (heatsink). Walau untuk arus 20 miliampere dan tegangan output 24 volt tidak akan membuat transistor ini panas. Tapi karena bekerja dengan tegangan tinggi beresiko fatal jika terjadi kesalahan. Transistor ini rentan kepanasan (overheating) dan dapat pecah atau meletus dalam waktu kurang dari 1 (satu) detik, jika terjadi kesalahan perakitan yang menyebabkan pembebanan berlebih (overload) ataupun hubungan singkat. Pendingin transistor terhubung dengan kolektor sehingga bertegangan tinggi saat terhubung dengan jaringan listrik.

Jika dibutuhkan arus diatas 100 miliampere, maka dapat memasang transistor tegangan tinggi yang lebih besar seperti 2SC3527 yang dipasangkan secara Darlington. Pasangan Darlington adalah dimana ada dua transistor yang diparalel  kolektornya, basis transistor yang lebih besar disuplai oleh emitor transistor yang lebih kecil, output diambil dari emitor transistor besar. Pasangan Darlington diaktifkan dengan mensuplai arus pada basis transistor kecil. Dengan kata lain pada pasangan Darlington, transistor kecil mensuplai basis transistor besar agar arus yang dihasilkan jadi lebih besar. Tegangan output akan berkurang 1,2 volt dari tegangan zener jika menggunakan pasangan Darlington. Resistor RC dapat dikecilkan atau ditiadakan.

Download: Spesifikasi atau datasheet dari transistor TIP50 buatan Fairchild Semiconductor.

Kondensor output (C2) menapis fluktuasi tegangan yang terjadi pada output. Saya gunakan 4,7 mikrofarad 50 volt.

Resistor pada output (RI) berguna untuk mencegah tegangan tinggi induksi dari beban yang dapat merusak transistor, jika digunakan untuk mensuplai beban induktif. Ukuran RI adalah 10 kilo. Resistor ini bisa ditiadakan jika tidak menggunakan beban induktif. Resistor ini dapat diganti dengan dioda zener. Jika menggunakan zener maka dapat melindungi peralatan yang disuplai jika terjadi kenaikan tegangan output transistor, dan arus bocornya sangat sedikit. Ukuran minimal zener adalah sama dengan zener pada basis, dalam hal ini 24 volt. Ukuran zener maximal adalah 1 volt diatas zener pada basis, pada contoh ini adalah 25 volt. Pemasangan dioda zener tidak seperti dioda biasa, yaitu dipasang terbalik, karena zener hanya bekerja atau terhubung disaat tegangannya terlampaui. Katoda (negatif) zener dipasang pada kutub positif output, dan anoda (positif) zener dipasang pada kutub negatif output. Saya menggunakan resistor karena lebih flexibel, tidak perlu diganti walau zener pada basis transistor saya rubah.

PERINGATAN: jangan menyentuh rangkaian saat terhubung dengan tegangan tinggi, pastikan anda menggunakan peralatan yang berisolasi listrik yang baik, pastikan sekring terpasang sebelum rangkaian dihubungkan dengan tegangan tinggi.


Karena sangat sederhana, rangkaian dapat dirangkai pada papan matrix.


35 comments:

  1. gan mo tanya keluaran tegangannya berapa volt? trus berapa ampere??? bisa gak membuat tegangan outputnya 24 volt / 5 Ampere....thanks

    ReplyDelete
    Replies
    1. Sebagaimana penjelasan pada artikel, output bergantung pada tegangan dioda zener pada basis transistor.

      Untuk daya besar maka harus menggunakan transistor seperti 2SC3527 yang disusun paralel. Tapi karena rangkaian ini tidak terisolasi dari tegangan tinggi, maka untuk arus besar atau daya besar karena pertimbangan safety, lebih disukai menggunakan trafo.

      Delete
    2. Untuk output 24 volt 5 ampere bisa menggunakan power suplai dengan trafo sebagaimana di artikel:

      http://maruzar.blogspot.com/2013/05/power-suplai-battery-charger-dengan.html

      Delete
  2. nice artikel ini mas.. thanx ilmunya..

    ReplyDelete
  3. untuk ngecas batre 3 volt ( 2 x 1,5 volt ) komponen apa yang harus diganti n berapa nilainya

    ReplyDelete
    Replies
    1. Sebelumnya harus dipastikan dulu jenis baterenya. Misalnya batere nickel–zinc (NiZn) dicas dengan tegangan 1.9 volt.

      Untuk batere nickel–metal hydride (NiMH atau Ni-MH) biasanya dibutuhkan tegangan sebesar 1.4-1.6 volt. Jadi kalau batere tersebut diserie menjadi 3 volt, maka tegangan chargernya menjadi 2.8-3.2 volt.

      Untuk mendapat tegangan output charger 3 volt, maka zener yang digunakan adalah 3 volt. Karena adanya kehilangan tegangan 0.6 volt pada transistor, maka zener dihubungkan ke negatif melalui dioda 1N4007. Dioda 1N4007 membuat tegangan zener 3 volt seolah-olah naik menjadi 3.6 volt.

      Untuk pengisian cepat (fast charging) dibutuhkan smart battery charger agar umur batere awet. Smart battery charger harus sesuai dengan jenis batere yang dicas.

      Karena batere jenis tertentu dapat meledak dan terbakar, maka sebaiknya menggunakan charger yang memakai trafo dan regulator tegangan sebagaimana di artikel:

      http://maruzar.blogspot.com/2013/05/power-suplai-battery-charger-dengan.html

      Smoga membantu, Heru.

      Delete
  4. gan maaf saya orang baru dalam dunia elektronika...bisa minta gambar jalur yang sudah terpasang?karena saya tidak tahu cara membedakan kaki transistor dengan skema elektronya..makasih

    ReplyDelete
    Replies
    1. Saya sendiri tidak menggunakan PCB untuk rangkaian ini, karena sangat sederhana. Cukup dengan matrix board seperti pada foto.

      Untuk kaki transistor TIP50 dapat dilihat pada datasheetnya, jika transistor tersebut dilihat dari muka (pelat pendingin adalah belakang), maka kaki paling kiri adalah basis (B)dan disambungkan ke zener. Kaki tengah adalah colektor (C)terhubung ke pendingin (heatsink) dan disambung ke RC dan RB. Kaki paling kanan adalah emitor (E) adalah output dan disambung ke C2.

      Nanti jika ada waktu akan saya cantumkan skema PCB nya.

      Delete
  5. mas maaf saya or baru juga di dunia elektronika..
    bisa gak menabahkan lampu led indikator di dalam rangkaian di atas yg mas buat punya..
    klo bisa tolong petunjuknya dan komponen elektronika apa saja kah yg diganti??
    makasih y mas..

    ReplyDelete
    Replies
    1. LED bisa dipasang pada output transistor. Pemasangan LED tidak boleh terbalik. Jika dilihat dari simbolnya yang mirip dioda, maka arah panah LED harus dari positif menuju negatif. Mirip pemasangan dioda, tapi kebalikan pemasangan zener. Anoda LED dihubungkan ke positif, katoda LED dipasang pada negatif catu daya. Jika dipasang terbalik LED akan rusak.

      Kecerahan LED ditentukan oleh arus yang dikonsumsinya, untuk itu perlu ada resistor yang dipasang seri dengan LED yang menentukan besaran arus melalui LED. Jika arus terlalu besar maka LED cepat putus. Besar arus 10mA biasanya sudah cukup untuk menyalakan LED dengan cerah / terang.

      Untuk menentukan ukuran resistor maka digunakan rumus: tegangan ouput dibagi dengan arus LED akan menghasilkan nilai resistor.

      Misal tegangan output transistor 20 volt, konsumsi arus LED 10mA (0.010A), maka nilai resistor adalah 20/0.010= 2000 ohm atau 2 kiloohm.

      Contoh rangkaian LED dapat dibaca diartikel "Indicator Tegangan Baterai Sederhana Dengan LED".

      http://maruzar.blogspot.com/2013/05/indikator-tegangan-baterai-sederhana.html

      Salam, Heru

      Delete
    2. Menyetel kecerahan LED juga dapat dilakukan dengan berpatokan pada tegangan maju (forward voltage) LED, yaitu tegangan pada kaki anoda (positif) dan katoda (negatif) LED. Tegangan maju minimal sekitar 1.5 volt dan maximal sekitar 3 volt.

      Tegangan maju disetel dengan merubah-rubah nilai resistor yang menentukan besar arus yang melewati LED. Semakin besar resistor membuat arus semakin lemah maka tegangan maju LED semakin rendah, sehingga LED meredup. Semakin kecil resistor akan memberi arus yang besar maka tegangan maju LED semakin tinggi, dan LED akan menyala terang.

      Delete
  6. mas kalau untuk membuat tegangan keluarnya 12v 6 ampere caranya gimana?

    ReplyDelete
    Replies
    1. Untuk output dengan arus sebesar 6 ampere, menurut saya lebih aman dan lebih murah jika menggunakan trafo, sebagaimana di artikel:

      http://maruzar.blogspot.com/2013/05/power-suplai-battery-charger-dengan.html

      Delete
  7. Pak saya butuh 3.5 volt dengan 50 ato 100 amper... Bagaimana caranya ... Rangkaianny yg baik... Bisa tdk pak dngn cara d atas..mohon sekali bantuannya pak.. Thx..

    ReplyDelete
    Replies
    1. Untuk output dengan arus besar paling cocok menggunakan trafo, seperti pada trafo las (welding trafo). Karena trafo dapat mengubah tegangan tinggi dengan arus kecil, menjadi tegangan rendah dengan arus besar.

      Delete
  8. Berapa effisiensri rangakaian anda pada beban penuh.

    trimakasih.

    ReplyDelete
    Replies
    1. Sekitar 75% dan kenaikan temperatur pada transistor tidak signifikan..

      Delete
  9. Mas sy ada carger hp output dc 5v 0,5a, ingin sy rubah jadi 3v 2ampere, charger ini tanpa trafo stepdown, gimana ya caranya komponen apa yg mesti sy ganti?,

    ReplyDelete
    Replies
    1. Harus dipastikan dan dipelajari dulu skema rangkaiannya. Jika rangkaiannya mirip rangkaian di artikel ini maka dioda zenernya (DZ) diganti untuk merubah tegangan.

      Untuk menaikkan arus maka resistor basis (RB) diperkecil. Tapi harus diketahui dulu kemampuan (spesifikasi) transistornya agar tidak kepanasan dan putus. Dari data yang anda infokan, diketahui bahwa daya aslinya adalah 2.5 watt, dan akan dirubah menjadi 6 watt. Karena daya dinaikkan maka harus dipastikan dulu apakah transistornya mampu mensuplai daya sebesar itu.

      Salam, Heru

      Delete

  10. Maaf mas saya mau tanya bagaimana caranya merubah tegangan 24vdc menjdi 20vdc, tegangan 20vdc ini untuk power suplay lampu tembak led krena power suplay aslinya jebol mas, saya cba ganti baru tpi tidak ada tegangan 20vdc adanya cma yg 24vdc, stelah saya cba lampunya terlalu terang krn tegangan yg berlebih.
    Mohn bantuanya mas dengan apa saya menahan tegangan 24vdc menjdi 20vdc, supaya awet mas lampu/power suplaynya.
    Sebelumnya trimakasi
    Salam dilla

    ReplyDelete
    Replies
    1. Cara paling gampang adalah dengan memasang serie 6 buah dioda 1N4007 pada output power suplai yang sudah dibeli. Satu buah dioda 1N4007 akan menurunkan tegangan sebesar 0.6 volt. Jadi 6 buah dioda serie akan menurunkan tegangan sebesar 0.6 x 6 = 3.6 volt, sehingga tegangan output akan menjadi 24 - 3.6 = 20.4 volt.

      Dioda 1N4007 dapat mengalirkan arus max 1 ampere. Misal dibutuhkan arus 1.5 ampere, maka kapasitas arus dapat dinaikkan dengan menyambung dioda secara paralel. Jika disambung paralel-serie jumlah dioda menjadi 2 x 6 = 12 buah. Bisa juga dengan menggunakan dioda dengan kapasitas arus yang lebih besar. Tapi biasanya 1N4007 adalah yang paling ekonomis harganya.

      Perhatikan cara menyambung kaki dioda, karena dioda hanya mengalirkan arus ke satu arah saja. Salam, Heru.

      Delete
  11. Trimakasih mas heru jawabanya
    Salam
    Dilla

    ReplyDelete
  12. Maaf mas, klo keterangan di power suplay aslinya input:100-240vac 0,2A output:20-36vdc 280mA+5%
    Klo begitu gmna ya mas, saya ga faham.
    Mohon bantuanya ya mas.
    Trimakasih sebelumnya

    ReplyDelete
  13. Se x lg maaf mas, klo ada tlng sekalian di sertai gambar rangkaianya mas...
    Trimakasih sblumnya mas
    Salam dilla

    ReplyDelete
    Replies

    1. Dari data spesifikasi, sepertinya power suplai tersebut mempunyai output variabel alias dapat disetel: dari 20 vdc sampai 36 vdc. Coba dipastikan dulu, karena ada power suplai yang outputnya memang bisa disetel dengan obeng (di trim), setelannya tidak menggunakan knob. Dan bisa jadi cara menyetelnya dengan membuka bodi, tidak bisa dari luar. Power suplai begini biasanya hanya sekali disetel, tidak untuk disetel berulang seperti yang menggunakan knob dan bisa disetel dari luar bodi..

      Jika tegangan output tidak bisa disetel maka bisa menggunakan rangkaian dioda seperti yang saya jelaskan diatas. Cara menyambungnya: dioda mempunyai dua kaki yaitu anoda dan katoda. Anoda disambung ke kutub positif output power suplai, dan katoda disambung ke positif beban, dalam hal ini lampu LED. Negatif beban disambung langsung ke negatif power suplai.

      Sambungan serie dari enam diaoda berarti: kutub positif disambung ke anoda dioda pertama, katoda dioda pertama disambung ke anoda dioda ke dua...dan seterusnya sampai dioda ke enam, baru katoda dioda ke enam disambung ke positif beban. Seperti orang berbaris bergandengan tangan: tangan kiri orang pertama berpegangan dengan tangan kanan orang kedua, tangan kiri orang kedua berpegangan pada tangan kanan orang ketiga, dan seterusnya

      Karena power suplai mempunyai arus output maximal 280 mA maka, cukup 1 susunan serie dioda 1N4007 sebanyak 6 buah, tidak perlu susunan paralel.

      Rangkaiannya sangat sederhana, jadi bisa ditanyakan juga ke montir elektronik Anda.

      Cara menurunkan tegangan dengan dioda juga dibahas di artikel: Mengapa Aki Dapat Meledak?

      http://maruzar.blogspot.com/2012/04/mengapa-aki-dapat-meledak.html

      Tapi di artikel tersebut dioda disusun paralel agar batas arusnya jadi lebih besar, bukan disusun serie.

      Delete
  14. Ok mas nnti sya cba, tpi saya ga pnya montir elektronik jd saya kerjakan sndiri sedangkan power suplaynya itu permanen mas, di cor bahan plastik jdi klo saya buka pasti rusak.
    Saya cba cari di gogel gambar rangkaian seri tpi adanya yg 4 dioda mas dan di buat seperti kotak jdi aga bingung, tpi setelah membaca keterangan dri mas heru sepertinya saya faham.
    Oya mas maaf klo boleh tau mas heru domisilinya dimana ?
    Salam sukses mas
    Dilla

    ReplyDelete
  15. Mas udah saya cba tpi knp msh tetap terang seperti sebelum di pasang dioda ya, waktu pertama saya beli ga seterang ini setelah ganti power suplay.
    Mohon bantuanya lg mas, barang x ada cara lain.
    Trimakasi sblmnya
    Salam dilla

    ReplyDelete
    Replies
    1. Pastikan pemasangan 6 buah dioda adalah serie, bukan paralel. Dioda sering digunakan untuk mengatur tegangan dg akurat, 6 buah dioda 1N4007 disambung serie pasti menurunkan tegangan 3.6 volt. Sebaiknya dicheck dengan digital volt tester apakah tegangan sudah tepat. Salam, Heru

      Delete
  16. Ya teganganya memang sdh turun mas, tpi saya ganti pakai yg 6A mas ya semoga saja bsa awet mas.
    Trimakasih saran n infonya mas, salam sukses
    Dilla

    ReplyDelete
  17. Pagi mas maaf saya mau tanya lg mas.
    Klo buat sndiri power suplay untk lampu led apa aja ya mas yg di butuhkan, datanya seperti ini mas input:100-240vac 0,2A output:20-36vdc 280mA+5%.
    Trimakasi sblumnya
    Salam
    Dilla

    ReplyDelete
    Replies
    1. Power suplai tanpa trafo ini bisa didesain untuk kebutuhan tersebut. Tapi untuk pemula tidak saya sarankan, karena resikonya bisa fatal jika terjadi kesalahan.

      Harap baca artikel yang membahas power suplai dengan trafo berjudul "Power Suplai, Battery Charger, Dengan Trafo", atau copy-paste alamat berikut di browser:

      http://maruzar.blogspot.com/2013/05/power-suplai-battery-charger-dengan.html

      Power suplai yang dibahas cukup aman, adanya trafo mencegah tegangan tinggi terhubung langsung ke komponen bertegangan rendah.

      Delete
    2. Mav numpang tanya mas, krn sy bc artikel ini cukup mnarik..
      Sy sdh mnurunkan be2rapa tgangan charger bkas 4/5V mn-jd 3/3.1V u/ mainan maupun remot bhkan parfum elektri yg makai batrai 1.5V 2x =3V. Ada juga yg sy ksh led 2mm, smuanya sm2 bs d gunakan u/ remot tv / kipas angin bhkan d mainan ank2. Tp knp klu d parfum elektrik dgn timer yg lbh lm (40mnit) kluar-an prfum nya sering gk smpek 1mnit sdh nyemprot, tp dgn yg ada led nya dia bnr mau nyala (on) tp parfum tdk mau nyemprot. Dengan rincian pnurun tgangan: 1. (tanpa led 2mm) 1 dioda silicon N1xx, 2. (Dgn led) 1 dioda silicon N1xx - rsstor 100Ohm - +led 2mm dri rsstor sdang -led pd -chrger, switch geser..?!?
      Knp bs terjadi pd masing2 rngkaian sy tersebut ya mas u/ k parfum elektrik, apa ada tmbhan kmponen lainx??
      N.b: klu pd prfum yg beremote dgn batrai paleng bsr 1.5V 2x, kdua2x sm skali tdk mau jln / nyemprot. Mohon pngarahan & juga bmbingannya. Trim's sob.. :-)

      Delete
    3. Kemungkinan arus yang keluar tidak rata atau bahkan kurang amperenya. Cara paling mudah dengan menambahkan condensor

      Ukuran condensor: tegangan condensor 1.5- 2x lipat tegangan output charger, kapasitas condensor sekitar 10-47 mikrofarad. Makin besar makin rata outputnya. Tapi harganya makin mahal, dan makin besar bocoran arus di dalamnya (internal leak).

      Jika penambahan condensor tidak membantu maka kapasitas arus charger harus ditingkatkan.

      Delete
  18. mas, itu bisa d pake d power input 110vac ngga..?? untuk daftar komponen dan ukuranya, rangkaian d atas apa sja y...mksh mas

    ReplyDelete
    Replies
    1. Sebagaimana dijelaskan di artikel, rangkaian ini bisa untuk tegangan input 110 VAC..Hanya beberapa resistor perlu dikecilkan agar arus output tetap sama jika menggunakan input 220 VAC.

      Delete

Your positive comment will be highly appreciated to improve this site