e1002 unit 5

BEKALAN KUASA LELURUS

u nit

Memahami fungsi setiap peringkat dalam gambarajah blok bekalan kuasa lelurus.

Melakarkan gambarajah blok bagi bekalan kuasa lelurus

Menerang fungsi serta melukis litar setiap peringkat bekalan kuasa lelurus

Melukis gambarajah skematik unit bekalan kuasa mudah

C1 C2

L

Dz

RL

R

Litar Penapis

Litar Pengatur

Voltan

Litar Pembahagi

Voltan

Pengubah

Litar Penerus

Voltan Keluaran Lelurus.

M

N

C

G

D1

D2


5.0 Pengenalan

Unit-unit sebelum ini membincangkan peranti-peranti separuh pengalir yang sangat popular dalam litar elektronik. Setelah mengenali komponen-komponen tersebut, kita bincangkan pula litar elektronik asas yang menggunakan komponen-komponen tersebut. Litar elektronik asas yang akan dibincangkan di dalam unit ini ialah Bekalan Kuasa Lelurus atau lebih dikenali sebagai Bekalan Kuasa A.T.

5.1 Sebab-sebab diperlukan unit bekalan kuasa a.t. dalam kelengkapan elektronik:-

Kelengkapan elektronik menggunakan peranti aktif seperti diod, transistor dan lain-lain. Peranti aktif ini memerlukan voltan a.t. untuk membolehkan ia beroperasi.

Sel-sel kering dapat membekalkan votan a.t. yang tetap, mudah dan senang dibawa. Namun demikian, kuasa sel-sel kering semakin lemah setelah beberapa lama digunakan. Kelengkapan elektronik yang menggunakan arus yang tinggi akan memendekkan hayat sel-sel kering.

Kelengkapan elektronik yang memerlukan voltan a.t. yang tinggi terpaksa menggunakan banyak sel-sel kering. Oleh itu penggunaan sel-sel kering tidak ekonomi.

Sumber kuasa elektrik yang dibekalkan kepada awam melalui soket-soket keluaran di rumah-rumah dan bangunan adalah dalam bentuk voltan a.u. dan nilainya tinggi ( 1 fasa = 240 V, 3 fasa = 415 V )

5.2 Gambarajah Blok bagi Bekalan Kuasa A.T.

Unit Bekalan Kuasa Lelurus terbina daripada beberapa bahagian. Bahagian-bahagian yang utama terdiri daripada pengubah, litar penerus dan litar penapis. Sementara bahagian-bahagian tambahan ialah pengatur


voltan dan rangkaian pembahagi voltan. Rajah 5.2.1 mengambarkan rajah blok bagi unit bekalan kuasa lelurus yang dimaksudkan.

Secara ringkasnya pengubah akan menurunkan voltan masukan a.u. ke nilai a.u. yang sesuai. Keluaran pengubah akan ditukarkan ke bentuk a.t. menggunakan litar penerus. Keluaran penerus yang berdenyut akan ditapis oleh litar penapis supaya bentuknya lurus. Litar pengatur voltan akan menstabilkan voltan keluaran sebelum diagihkan menggunakan litar pembahagi voltan.

5.3 Pengubah ( Transformer )

Gambarajah blok bekalan kuasa a.t. mempunyai lima peringkat. Setiap peringkat mempunyai fungsi masing-masing. Blok yang pertama ialah pengubah ( transformer ). Transformer yang biasa digunakan ialah transformer perendah ( step-down transformer ). Bahagian primer transformer bekalan kuasa disambungkan kepada bekalan kuasa a.u. 240V 50 Hz di Malaysia dan bahagian sekunder diturunkan supaya sesuai dengan peralatan elektronik.

Selain daripada itu oleh kerana transformer terbina dari dua lilitan gelung primer dan sekunder yang tiada langsung hubungan terus antara keduanya melainkan dengan proses aruhan, maka penggunaannya juga bertujuan untuk mengasingkan rangkaian litar-litar dipihak sekunder daripada talian bekalan a.u. yang tinggi di pihak utama. Pengasingan ini dapat mengelakkan pengguna dipihak sekunder dari terkena kejutan elektrik voltan a.u. yang tinggi. Pengasingan itu juga dapat mengelakkan litar primer menerima kesan dari sebarang kerosakan litar di lilitan sekunder.

Transformer mempunyai lilitan primer dan lilitan sekunder. Nisbah bilangan lilitan di primer kepada bilangan lilitan di sekunder adalah nisbah lilitan transformer.

Rajah 5.2.1 : Gambarajah Blok bagi Bekalan kuasa Lelurus

Np : Ns

Vp Vs

Pengubah Penerus Penapis Pengatur Pembahagi voltan

Voltan a.u. Voltan a.t.


Nisbah voltan berkadaran kepada voltan teraruh di lilitan primer kepada lilitan sekunder.

Apabila jumlah lilitan sekunder sedikit dibandingkan dengan lilitan primer, voltan di sekunder lebih rendah dari voltan di primer. Voltan sekunder boleh dikira dengan.

Contoh 5.3:

Satu pengubah dengan nisbah lilitan 4:1 dibekalkan dengan voltan 240 V 50Hz. Kirakan voltan sekundernya.

Nisbah lilitan transformer =

4:1

240 V50 Hz

Np : Ns

Vp Vs

½ Vs

½ Vs

Rajah 5.3.2 : Transformer Tap Tengah

Rajah 5.3.1 : Transformer


Penyelesaian :

5.4 Penerus

4:1

240 V50 Hz

V s = ¼ x 240V = 60 V

Vs = x Vp


Kebanyakan peranti atau sistem elektronik memerlukan bekalan kuasa a.t. untuk beroperasi. Punca bekalan kuasa yang dibekalkan ke rumah ialah voltan a.u. Untuk mendapatkan voltan a.t., kita gunakan litar penerus. Penerus ialah satu litar yang menggunakan satu diod atau lebih dari satu diod untuk menukar voltan a.u. ke voltan a.t. berdenyut. Penerus yang akan dibincangkan ialah :-

penerus gelombang separuh penerus gelombang penuh penerus tetimbang.

5.4.1 Penerus Gelombang Separuh

Operasi

Semasa kitar positif isyarat masukan, diod D pincang depan. D bertindak sebagai suis tertutup maka arus boleh melaluinya. Kejatuhan voltan pada RL adalah sama dengan magnitud kitar positif isyarat masukan jika kita abaikan kejatuhan voltan pada diod.

Semasa kitar negatif isyarat masukan, diod D pincang songsang. D bertindak sebagai suis terbuka maka arus tidak boleh melaluinya. Kejatuhan voltan pada RL semasa kitar negatif ialah kosong.

Bila kita sambung osiloskop melintangi RL kita akan dapati bentuk gelombang keluaran sama seperti rajah 5.4.1.

Voltan Keluaran

Rajah 5.4.1 : Penerus Gelombang Separuh

VmVk

t

D

RL

t

Vm Vm


Voltan keluaran bagi litar penerus gelombang separuh terhasil semasa kitar positif sahaja. Oleh kerana arus melalui diod dan kejatuhan voltan pada diod ialah 0.7V ( anggap diod silikon ), voltan keluaran ialah :-

Frekuensi

Frekuensi isyarat keluaran adalah sama dengan frekuensi masukan.

Contoh 5.4.1:

Satu litar penerus gelombang separuh mendapat voltan masukan 20 Vp-p, 50 Hz. Dengan membuat andaian tiada kejatuhan voltan pada diod, kirakan:-

i) voltan isyarat keluaran penerusii) frekuensi isyarat keluaran

Penyelesaian :

i)

ii)

5.4.2 Penerus Gelombang Penuh

Vk = Vm - 0.7V

Vm

VMG

VNG

t

t

t

Vk

t

M

N

CA

B

G

D1

D2 RL

Vm = 20 Vp-p= 10 Vp

maka Vk = 10 Vp

frekuensi isyarat keluaran = frekuensi isyarat masukan= 50 Hz


Operasi

Bila voltan a.u. diberikan pada litar, hujung M dan N pada sekunder transformer akan menjadi positif dan negatif secara bergilir-gilir. Bila voltan masukan kitar positif dimasukkan, terminal M menjadi positif, G menjadi keupayaan kosong (bumi) dan N menjadi negatif. Diod D1

menjadi pincang depan manakala diod D2 menjadi pincang songsang. Arus akan mengalir sepanjang M, D1, C, A, B, G. Satu gelombang kitar positif akan terhasil pada beban RL.

Bila voltan masukan kitar negatif dimasukkan, terminal M menjadi negatif, G menjadi keupayaan kosong (bumi) dan N menjadi positif. Diod D2 menjadi pincang depan manakala diod D1 menjadi pincang songsang. Arus akan mengalir sepanjang N, D2, C, A, B, G. Oleh kerana arah arus yang mengalir melalui beban RL adalah sama dengan arah arus yang mengalir melalui beban RL semasa kitar positif, kita akan dapat bentuk gelombang yang sama juga.


Voltan Keluaran

Voltan keluaran bagi litar penerus gelombang penuh terhasil pada kedua-dua kitar. Oleh kerana pada satu kitar arus melalui satu diod dan kejatuhan voltan pada diod ialah 0.7V ( anggap diod silikon ), voltan keluaran ialah :-

Vk = VM-G - 0.7V

Rajah 5.4.2 : Penerus Gelombang Penuh


Frekuensi

Frekuensi isyarat keluaran adalah dua kali frekuensi masukan.

Contoh 5.4.2:

Satu litar penerus gelombang penuh mendapat voltan masukan 20 Vp-p 50 Hz. Pengubah yang digunakan mempunyai nisbah lilitan 2:1. Dengan membuat andaian tiada kejatuhan voltan pada diod, kirakan :-


Penyelesaian :

i) Merujuk rajah 5.4.2

ii)

5.4.3 Penerus Tetimbang

M

N

A

B

C

E

F

D1

D2D3

D4

RL

Vm = 20 Vp-p= 10 Vp

V

VmMN

=Ns

Np

VMN =Ns

NpxVm

=1

210x Vp

= 5 Vp

VMG = ½ VMN

= 2.5 Vp

maka Vk = VMG

= 2.5 Vp

frekuensi isyarat keluaran = 2 x frekuensi isyarat masukan= 100 Hz


Operasi

Bila voltan a.u. diberikan pada litar, hujung M dan N pada sekunder transformer akan menjadi positif dan negatif secara bergilir-gilir. Bila voltan masukan kitar positif dimasukkan, terminal M menjadi positif dan N menjadi negatif. Diod D1 dan D3 menjadi pincang depan manakala diod D2 dan D4 menjadi pincang songsang. Arus akan mengalir sepanjang M, E, A, B, C, F N. Satu gelombang kitar positif akan terhasil pada beban RL.

Bila voltan masukan kitar negatif dimasukkan, terminal M menjadi negatif dan N menjadi positif. Diod D2 dan D4 menjadi pincang depan manakala diod D1 dan D3 menjadi pincang songsang. Arus akan mengalir sepanjang N, F, A, B, C, E, M. Oleh kerana arah arus yang mengalir melalui beban RL adalah sama dengan arah arus yang mengalir melalui beban RL semasa kitar positif, kita akan dapat bentuk gelombang yang sama juga.


Voltan Keluaran

Voltan keluaran bagi litar penerus gelombang penuh tetimbang terhasil pada kedua-dua kitar. Oleh kerana pada satu kitar arus melalui dua diod dan kejatuhan voltan pada diod ialah 1.4V ( anggap diod silikon ), voltan keluaran ialah :-

Vk = VM-N - 1.4V

Rajah 5.4.3 : Penerus Tetimbang

Vm

t

Vk

t


Frekuensi

Frekuensi isyarat keluaran adalah dua kali frekuensi masukan.

Contoh 5.4.3:

Satu litar penerus tetimbang gelombang penuh mendapat voltan masukan 20 Vp-p 50 Hz. Pengubah yang digunakan mempunyai nisbah lilitan 2:1. Dengan membuat andaian tiada kejatuhan voltan pada diod, kirakan :-


Penyelesaian :

i) Merujuk rajah 5.4.3

ii)

Vm = 20 Vp-p= 10 Vp

V

VmMN

=Ns

Np

VMN =Ns

NpxVm

=1

210x Vp

= 5 Vp

maka Vk = VMN

= 5 Vp

frekuensi isyarat keluaran = 2 x frekuensi isyarat masukan= 100 Hz


UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SETERUSNYA………….DAN ……….SEMAKLAH JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA. SELAMAT MENCUBA !!!!!!

1. Nyatakan tiga sebab mengapa bekalan kuasa lelurus diperlukan.

2. Lakarkan gambarajah blok bagi sebuah bekalan kuasa lelurus.

3. Nyatakan dua fungsi transformer dalam bekalan kuasa lelurus.

4. Takrifkan litar penerus.

5. Senaraikan tiga jenis penerus dan lakarkan litarnya.


1. Tiga sebab mengapa bekalan kuasa lelurus diperlukan ialah :-

a. peralatan elektrik memerlukan voltan a.t.b. sel-sel kering tidak mampu menampung keperluan peralatan

elektrik.c. bekalan yang dibekalkan ke rumah dalam bentuk a.u. tetapi

peralatan elektrik memerlukan bekalan a.t.

2. Gambarajah blok bagi bekalan kuasa lelurus adalah seperti di bawah.

3. Dua fungsi transformer dalam bekalan lelurus ialah sebagai :-

a. Transformer penurunb. Pengasing di antara rangkaian litar primer dan litar sekunder.

4. Penerus ialah satu litar yang menggunakan satu diod atau lebih dari satu diod untuk menukarkan voltan a.u. ke voltan a.t. berdenyut.

5. Tiga jenis penerus ialah :-

a. Penerus gelombang separuh

Pengubah Penerus Penapis Pengatur Pembahagi voltan

Voltan a.u. Voltan a.t.

DRL


b. Penerus gelombang penuh

c. Penerus tetimbang

M

N

CA

B

G

D1

D2 RL

M

N

A

B

C

E

F

D1

D2D3

D4

RL


5.5 Penapis ( Filter )

Keluaran litar penerus adalah voltan a.t. berdenyut. Untuk mendapatkan voltan keluaran yang lebih licin, kita gunakan litar penapis. Rajah 5.5.1 menunjukkan gelombang keluaran sebelum dan selepas litar penapis.

Tugas utama penapis ialah untuk menukarkan voltan a.t. berdenyut kepada voltan a.t. beriak atau sebaik-baiknya voltan a.t. tulin ( rajah 5.5.2 ) dan bebas dari denyut yang nilainya tetap seperti yang dapat diperolehi dari bateri.

Walaubagaimanapun, tidak semua penapis dapat menghasilkan voltan a.t. tulin. Voltan keluaran penapis biasanya voltan a.t. yang masih belum stabil. Voltan ini adalah pencampuran voltan a.t. dan sedikit voltan a.u. ( voltan riak ) seperti yang ditunjukkan dalam rajah 5.5.3.

LitarPenerus

Litar Penapis

V

t

V

t

V

tVoltan a.t. berdenyut Voltan a.t. beriak

Rajah 5.5.1 : Gelombang keluaran sebelum dan selepas penapis

( Vr )p-p

Va.t.

Va.t.

V

t

V

t

Rajah 5.5.2: Voltan a.t. tulen Rajah 5.5.3: Voltan a.t. beriak


Litar penapis yang terbaik ialah penapis yang dapat mengurangkan sebanyak mungkin nilai Vr p-p yang dihasilkan oleh voltan a.t. beriak. Antara litar-litar penapis yang biasa digunakan ialah :-

penapis kapasitor penapis RC penapis LC penapis

5.5.1 Penapis kapasitor

Penapis yang asas adalah penapis kapasitor di mana kapasitor dipasang selari dengan perintang beban (RL) seperti rajah 5.5.4

Antara kebolehan kapasitor ialah ia boleh menyimpan cas dan membuang cas. Ia menerima cas apabila ada bezaupaya merentasinya, kemudian menyimpannya selama mungkin. Cas itu akan hanya dibuang apabila ada perjalanan lengkap untuk arus mengalir antara dua hujungnya.

Merujuk rajah tersebut, ID ialah arus dari litar rektifier yang menghasilkan voltan susut merentasi RL. ID juga akan memberi cas kepada kapasitor C1 kerana ianya selari dengan RL. Ingat bahawa bentuk gelombang voltan merentasi RL ialah voltan a.t. berdenyut keluaran dari rektifier gelombang separuh dan bentuk gelombangnya seperti rajah 5.5.5. Anak panah garisan pecah itu ialah pengaliran arus sewaktu C1 membuang cas.

Litar Penerus

C1 RL Vk

ID

Rajah 5.5.4 : Penapis kapasitor


Apabila voltan 20Vp susut merentasi RL sewaktu permulaan masukan setengah kitar positif yang pertama, C1 juga akan mendapat cas 20Vp seperti yang ditunjuk pada gelombang keluaran dari A ke B. Kemudian, apabila VRL ini menurun untuk menjadi 0, C1

mula membuang cas.

Masa yang diambil oleh C1 untuk membuang cas ini adalah lebih panjang seperti yang ditulis sebagai angkatap masa dalam rajah 5.5.5, iaitu dari B ke C, selama 4 ms, tidaklah secepat menurunnya voltan masukan ke 0 iaitu cuma 1 ms saja.

Tetapi sebelum sempat C1 habis membuang casnya, apabila sampai ke titik P, satu lagi denyut voltan masukan bagi setengah kitar positif yang kedua ujud merentasi RL, menyebabkan C1 sekali lagi mendapat cas 20 Vp ( ke titik Q ).

Hal yang sama pun berlaku berulang kali pada setiap setengah kitar voltan masukan. Perhatikan bahawa C1 akan membuang cas dari Q ke R, tapi sampai di X ia mendapat cas semula dari denyut ketiga. Begitulah seterusnya.

Vm

20

t

15

10

5

0 62 84 10

Angkatap Masa

15Vp-p

Vk2015

10

5

0t

62 84 10A

B

C

P

Q

R

X

Rajah 5.5.5 : Gelombang keluaran Penapis kapasitor


Akibat dari proses ini, voltan keluaran yang terhasil kini hanya berubah dari 5V ke 20V ( perubahan 15Vp-p saja ), tidak lagi berubah begitu banyak seperti sebelum ditapis iaitu dari 0 ke 20V (perubahan 20Vp-p). Ini bermakna C1 telah menolong menetapkan sedikit voltan bekalan untuk litar seterusnya.

Sebarang perubahan voltan selepas rangkaian ini adalah disebut sebagai voltan riak. Ia belumlah lagi voltan a.t. yang tulin atau bersih dari denyut. Ianya ujud kerana nilai kapasitor yang digunakan tidaklah sesuatu nilai yang tepat. Nilai kapasitor yang tepat akan mengurangkan voltan riak ini kepada satu perubahan yang paling minima, sehingga boleh mencapai satu nilai voltan a.t. yang tetap, tulin dan bersih.

Rajah 5.5.6 menjelaskan bahawa nilai kapasitor yang lebih besar akan mengurangkan voltan riak. Ini ialah kapasitor yang bernilai tinggi akan mengambil masa yang lebih panjang untuk membuang cas, iaitu angkatap masanya lama.

Rajah 5.5.6 bermaksud, dengan menggunakan kapasitor penapis C1

bernilai 0.1uF, masa yang diambil untuk membuang cas ialah hingga ke titik C. Voltan riaknya kelihatan bernilai besar. Dengan menggunakan kapasitor penapis C2 bernilai 1uF pula, nilai voltan riak ini berkurang sedikit kerana angkatap masa kapasitor itu lebih panjang ( ke titik Z ).

Dengan menambah nilai kapasitor, voltan riak akan menjadi semakin kurang. Sehinggalah ada suatu nilai kapasitor yang sesuai yang mempunyai angkatap masa yang cukup panjang untuk mendapatkan voltan a.t. bersih tanpa riak dan tetap pada 20V

Angkatap Masa RLC1

Vk2015

5

0 t62 84 10A

B

C

X

Z

C10.1uF

C21uF

Voltan riak

Angkatap Masa RLC2

10

Rajah 5.5.6 : Voltan riak jika menggunakan kapasitor C1 dan C2


5.6.2 Penapis RC

Penapis RC ialah satu litar yang kita tambah selepas penapis kapasitor. Penapis RC terhasil dengan meletakkan satu perintang bersiri dengan beban ( RL ) dan satu kapasitor selari dengan beban ( RL ). Perintang (R) akan menyusutkan voltan voltan riak kepada suatu nilai yang lebih kecil. Kapasitor C2 membantu proses penapisan voltan riak yang masih ada.

Walau bagaimanapun, penapis RC ini telah menimbulkan sedikit keburukan iaitu nilai voltan a.t. keluaran merentas RL juga akan tersusut kepada suatu nilai yang lebih rendah.

5 Penapis

Penapis bertindak mengatasi masalah yang dihasilkan oleh penapis RC. Perintang pada penapis RC diganti dengan peraruh ( L ). Peraruh akan hanya menyusutkan a.u. voltan riak. Peraruh mempunyai kerintangan yang rendah terhadap a.t. tetapi memberikan galangan yang tinggi kepada a.u. Maka dengan ini voltan a.t. keluaran tidak banyak berkurangan nilainya merentas RL, sebaliknya voltan a.u. dalam voltan riak akan berkurangan dengan banyaknya kerana tersusut merentas L.

C1Litar

PenerusC2 RL Vk

R

Rajah 5.5.2 : Penapis RC

C1Litar

PenerusC2 RL Vk

L

Rajah 5.5.3 : Penapis


5.5.4 Penapis LC

Dengan mengabungkan kebaikan induktur siri dan kapasitor selari, penapis LC telah dihasilkan. Penapis ini juga bertindak seperti penapis lulus rendah ( low-pass filter ).

Litar Penerus

C2 RL Vk

L

Rajah 5.5.4 : Penapis LC


5.6 Pengatur ( Regulator )

Bekalan kuasa yang tidak teratur bermaksud voltan keluaran berubah apabila bekalan masukan atau rintangan beban berubah. Perubahan voltan semasa keadaan tiada beban ke beban penuh dipanggil pengaturan voltan. Tujuan utama litar pengatur voltan ialah untuk mengurangkan perubahan kepada kosong atau sekurang-kurangnya ke nilai yang paling minima.

Peratus Pengaturan ialah

atau

di mana VNL = Voltan tanpa bebanVFL = Voltan beban penuh

Terdapat tiga litar pengatur voltan yang biasa digunakan:-

pengatur voltan diod zener pengatur voltan siri bertransistor pengatur voltan litar bersepadu ( siri 78XX )


5.6.1 Pengatur Voltan Diod Zener

Diod Zener akan beroperasi sebagai pengatur voltan semasa pincang songsang. Diod Zener mempunyai keistimewaan yang tersendiri iaitu boleh mengaturkan voltan jika beroperasi di dalam kawasan zener. Untuk beroperasi di kawasan zener, voltan masukan mesti lebih besar daripada voltan zener dan rintangan beban tidak menyebabkan arus zener menjadi kosong.

5.6.2 Pengatur Voltan Siri Bertransistor

Transistor yang disambung bersiri dengan beban akan mengawal nilai voltan masukan yang dibenarkan ke keluaran. Voltan keluarkan akan disampelkan oleh satu litar yang membekalkan voltan suapbalik yang akan dibandingkan dengan voltan rujukan.

Merujuk rajah 5.6.2, sekiranya voltan keluaran menyusut, penambahan dalam VBE akan menyebabkan transistor untuk menghasilkan lebih nilai arus yang akan menaikkan voltan keluaran dan mengekalkan voltan keluaran. Diod zener akan bertindak sebagai voltan rujukan. Proses yang sama berlaku jika voltan keluaran meningkat. Transistor akan mengurangkan nilai arus, menyebabkan voltan keluaran berkurang dan mengekalkan voltan keluaran.

Litar Penerus

Penapis Dz

R

RL

Rajah 5.6.1 : Pengatur Voltan Diod Zener

RLitar

PenerusPenapis

Q1

Dz

RL


5.6.3 Pengatur Voltan Litar Bersepadu ( Siri LM78XX )

Siri LM 78XX ( di mana XX = 05, 06, 08, 10, 12, 15, 18 atau 24 ) ialah pengatur voltan tiga terminal. IC LM7805 akan menghasilkan voltan keluaran +5 V, LM7806 akan menghasilkan voltan keluaran +6 V dan seterusnya LM7824 akan menghasilkan voltan keluaran +24 V. Rajah XX menunjukkan litar pengatur voltan litar bersepadu.

Rajah 5.6.2 : Pengatur Voltan Siri Bertransistor

Litar Penerus

Penapis

LM74051 2

3

C1

Vk

C2

Rajah 5.6.3 : Pengatur Voltan Litar Bersepadu


5.7. Litar Pembahagi Voltan

Di dalam beberapa sistem peralatan elektronik, terutamanya alat-alat yang besar atau rumit, ia mengandungi beberapa peringkat litar yang masing-masing kadangkala menggunakan voltan-voltan a.t. yang berbeza-beza nilainya. Sistem TV misalnya, terdapat lebih dari sepuluh peringkat litar yang berlainan fungsi dan di antaranya ada yang memerlukan voltan a.t. 100V, 48V, 12V dan seumpamanya.

Melalui unit bekalan kuasa a.t., keperluaan ini dapat dicapai dengan mengadakan rangkaian pembahagi voltan selepas suatu nilai voltan yang tertinggi telah diperolehi. Rajah 5.7.1 dan rajah 5.7.2 menunjukkan litar pembahagi voltan yang tetap dan bolehubah.

Litar Pengatur

Voltan

R1

R2

R3

80V

40V

20V

Litar Pengatur

Voltan

R1

Rajah 5.71 : Litar Pembahagi Voltan Tetap

VR1

80V

0 - 40V

Rajah 5.72 : Litar Pembahagi Voltan Boleh Ubah


5.8. Litar Lengkap Bekalan Kuasa Lelurus

Rajah 5.8 menunjukkan satu litar bekalan kuasa lelurus yang lengkap. Dari kiri ke kanan, kita dapati pengubah tap tengah akan mengurangkan voltan bekalan a.u.. Seterusnya penerus gelombang penuh berfungsi menukarkan voltan a.u. ke a.t.. Penapis digunakan untuk meluruskan voltan a.t. berdenyut dan seterusnya distabilkan oleh pengatur voltan diod zener.

C1 C2

L

Dz

RL

R

LitarPenapis

LitarPengatur

Voltan

LitarPembahagi

Voltan

PengubahLitar

Penerus

Voltan Keluaran Lelurus.

M

N

C

G

D1

D2

Rajah 5.8 : Litar Bekalan Kuasa Lelurus


UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SETERUSNYA………….DAN ……….SEMAKLAH JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA. SELAMAT MENCUBA !!!!!!

1. Terangkan fungsi litar penapis.

2. Namakan litar penapisan asas yang terdapat dalam litar bekalan kuasa a.t. dan lakarkan gambar rajah skematik untuk setiap satu.

3. Mengapakah pemuat penapis yang besar boleh mengurangkan ayunan riak dalam litar?

4. Apakah fungsi pengatur dalam bekalan kuasa a.t..

5. Namakan tiga litar pengatur dan lakarkannya.

6. Terangkan mengapa litar pembahagi voltan diperlukan dalam bekalan kuasa.


1. Litar penapis berfungsi untuk menukarkan voltan a.t. berdenyut kepada voltan a.t. beriak atau sebaik-baiknya voltan a.t. tulin

2. Empat jenis penapis ialah:-

a. Penapis kapasitor

b. penapis RC

c. penapis

Litar Penerus

C1 RL Vk

ID

C1Litar Penerus

C2 RL Vk

R

C1Litar

PenerusC2 RL Vk

L


d. penapis LC

3. Pemuat penapis yang besar boleh mengurangkan ayunan riak dalam litar kerana semakin besar nilai pemuat semakin tinggi nilai angkatap masa (RLC).

4. Pengatur berfungsi untuk mengurangkan perubahan kepada kosong atau sekurang-kurangnya ke nilai yang paling minima.

5. Tiga jenis litar pengatur ialah :-

a. Pengatur voltan diod zener

b. Pengatur voltan siri bertransistor

Litar Penerus

C2 RL Vk

L

Litar Penerus

Penapis Dz

R

RL

RLitar

PenerusPenapis

Q1

Dz

RL


c. Pengatur voltan litar bersepadu

6. Litar pembahagi voltan diperlukan di dalam bekalan kuasa kerana peralatan elektronik memerlukan voltan yang berbeza.

Litar Penerus

Penapis

LM74051 2

3

C1

Vk

C2


1. Faktor manakah yang menentukan samada pengubah itu langkah-naik (step up) atau langkah-turun (step down).

2. Terdapat tiga jenis penerus. Terangkan mengapa penerus tetimbang lebih popular dibandingkan dengan penerus-penerus yang lain.

3.

Diod 1N4001 mempunyai voltan pecah tebat 50 V. Terangkan apa yang berlaku pada litar semasa kitar positif yang pertama dan kedua.

4. Sebuah bekalan kuasa mempunyai peratus pengaturan 1%. Jika voltan tanpa beban ialah 30 V, berapakah voltan beban penuh.

5.

Rajah di atas menunjukkan penerus tetimbang yang menggunakan diod silikon. Anggapkan VF = 0.7 V.

a. Kirakan nisbah lilitan transformer.

b. Kirakan voltan keluaran dan frekuensi

c. Lakarkan bentuk gelombang keluaran

D

1k

1N4001

V

t

70V

-70V

D1

D2D3

D4

1k

230 Vp-pf = 50Hz

23 Vp-p

PENILAIAN KENDIRIPENILAIAN KENDIRI


d. Cadangkan bagaimana hendak mengurangkan voltan riak.

1. Faktor yang menentukan pengubah langkah-naik atau langkah-turun ialah nisbah lilitan primer dan sekunder. Jika lilitan primer lebih banyak dari lilitan sekunder, pengubah tersebut langkah-turun. Jika lilitan sekunder lebih banyak dari lilitan primer, pengubah tersebut langkah-naik

2. Penerus tetimbang lebih popular daripada dua penerus yang lain ialah kerana :-

a. Voltan keluaran penerus gelombang penuh lebih besar dibanding penerus gelombang separuh.

b. Transformer tap tengah lebih mahal daripada transformer biasa.c. Frekuensi isyarat keluaran adalah lebih tinggi dari frekuensi isyarat

masukan. Ini menyebabkan proses penapisan lebih baik.

3. Arus pincang depan dan arus pincang songsang akan mengalir. Semasa separuh kitar positif, diod berkeadaan pincang songsang. Bila voltan masukan lebih dari 50 V, diod pecah tebat dan arus songsang pecah tebat mengalir. Semasa separuh kitar negatif, diod berkeadaan pincang depan. Arus depan mengalir dengan banyak.

4. % pengaturan =

1 =

= 29.7 V

MAKLUMBALASPENILAIAN KENDIRI

MAKLUMBALASPENILAIAN KENDIRI


5. a.

b.

c.

d. Untuk mengurangkan voltan riak, kita sambungkan litar penapis pada keluaran.

Nisbah Lilitan=

=

=

Maka nisbah lilitan = 10 : 1

Voltan keluaran Vk = – 2 ( 0.7 V )

= 11.5 Vp – 1.4 V= 10.1 Vp

frekuensi = 50 Hz x 2= 100 Hz

10.1Vp

V

t (ms)2010

e1002 unit 5

Documents