Regulator seri linier adalah suatu rangkaian yang umumnya digunakan untuk kebutuhan-kebutuhan daya medium dan sekalipun rangkaian hanya sederhana, sudah mampu untuk memberikan daya guna yang lebih baik. Secara blok diagram diberikan pada gambar 6.13 sebagai berikut:
Gambar 6.13: Diagram Blok Regulator Seri Linear
Input yang tidak stabil (Vi) dimasukkan untuk membangkitkan tegangan acuan dan membias ke penguat error, tegangan output (Vo) yang terjadi dibandingkan dengan tegangan acuan oleh penguat error. Sinyal error ini diberikan pada elemen seri, yang biasanya berupa transistor daya NPN. Jika terjadi tegangan output mengecil maka akan menyebabkan sinyal error diperkuat oleh penguat error yang menyebabkan elemen lintasan seri memperbesar tegangan output. Sebaliknya, jika tegangan output terlalu tinggi maka sinyal error dengan polaritas berlawanan juga diperkuat oleh penguat error yang menyebabkan elemen lintasan seri mengurangi arus output dan tegangan outputnya.
Elemen seri ini adalah transistor daya dihubungkan sebagai emitter follower yang memberikan impedansi output rendah untuk mengontrol beban. Sedangkan contoh catu daya teregulasi yang tersedia dipasaran seperti pada gambar 6.14.
Gambar 6.14: Contoh Catu Daya Teregulasi Dipasaran
Banyak tersedia rangkaian regulator seri linear dipasaran, tapi yang akan dibahas disini tak semuanya. Ada tiga rangkaian regulator seri yang penting dan mempunyai pengaman, yaitu:
Pembatas Arus Regulator Seri:
Dasar rangkaian pembatas arus regulator seri diperlihatkan pada gambar 6.15. Rangkaian sederhana yang memakai komponen di atas tidak menurunkan keandalan dari catu daya. Rsc adalah hambatan untuk memonitor arus beban. Jika sesuatu sebab lebih, tegangan pada Rsc naik sampai 600 mV, Tr2 menghantar dan membelokkan arus basis keluar dari Tr1, sehingga karakteristiknya akan seperti Gambar 6.5. Sebagai contoh Rsc adalah 1 Ohm, maka akan membatasi arus beban sekitar 600 mA dan tegangan pada Rsc adalah cukup untuk mengoperasikan Tr2.
Gambar 6.15: Rangkaian Pembatas Arus Regulator Seri
Rangkaian Pengaman Beban Arus Balik (Foldback Current Limiting)
Sifat yang berguna dari catu daya adalah akan memberikan tegangan keluaran mendekati nol, jika harga dari arus beban berlebihan, untuk itu diperlukan rangkaian tambahan berupa beban arus balik (foldback current limiting) seperti pada gambar 6.16. Tahanan Rm dipasang di dalam line yang kembali atau balik, dan tegangan yang dibentuk sepanjang hambatan digunakan untuk mensaklar ON thyristor secepat arus trip beban lebih melampaui, thyristor ON dan tegangan sepanjang thyristor adalah turun sekitar 0,9 volt. Hal ini tidak cukup untuk bias maju dioda D dan Tr, sehingga tegangan keluaran akan menjadi nol. Sebuah LED kadangkadang dapat dipasangkan untuk mengindikasi bahwa kesalahan arus lebih telah terjadi. Beban arus balik adalah sangat efektif dalam menjaga kerusakan terhadap transistor pelewat seri saat terjadi hubung singkat antara terminal + dan terminal -.
Gambar 6.16: Rangkaian Pengaman Beban Arus Balik
Rangkaian Pengaman Tegangan Lebih ( Over Voltage Protection)
Sangat penting juga regulator seri mencatu suatu beban IC yang sensitif, seperti halnya TTL. Dengan TTL jika catu daya melebihi 7 volt maka IC TTL tersebut akan rusak, untuk itu diperlukan rangkaian pengaman tegangan lebih seperti gambar 6.17.
Dioda zener digunakan untuk mensensor tegangan keluaran dari catu daya. Jika tegangan naik, sehingga zener menghantar dan SCR akan dihidupkan mengakibatkan arus akan mengalir hampir seluruhnya lewat SCR dan menyebabkan fuse terbakar. Maka tegangan pada kolektor Tr1 (elemen seri) turun sangat cepat sampai nol karena fuse terbakar. Jadi disini yang dikorbankan adalah fusenya, fuse akan putus saat ada kenaikan tegangan pada outputnya tetapi rangkaian regulator tak akan menjadi rusak juga rangkaian yang di catu oleh regulator jenis ini.
Gambar 6.17: Rangkaian Pengaman Tegangan Lebih
Kebanyakan catu daya yang modern menggunakan IC regulator, sehingga rangkaian menjadi lebih sederhana sehingga bila terjadi kerusakan lebih mudah diatasinya. IC regulator yang paling populer saat ini dan murah serta serbaguna adalah IC regulator ?A 723 A.
a.Konfigurasi PIN
b. Rangkaian Dalam Gambar 6.17: IC Regulator ?A 723 A
Rangkaian dalam dari IC ini terdiri dari catu referensi, penguat penyimpangan, transistor pelewat seri dan transistor pembatas arus. Hubungan untuk berbagai macam variasi dapat dilakukan pada IC ini tergantung pemakai untuk merencanakannya secara fleksibel sesuai dengan kebutuhannya. Tegangan referensi adalah tegangan yang diberi-kan pada pin 6 dengan tegangan 7,15 volt ± 0,2 volt, dan ini dapat dihubungkan langsung pada masukan non-inverting atau lewat pembagi tegangan. Sebuah rangkaian dasar regulator dengan menggunakan IC 723 diperlihatkan pada Gambar 6.19, yang memberikan tegangan output dari 7 volt sampai dengan 37 volt.
Gambar 6.19: Regulator 7 V Sampai Dengan 37 V
Persamaan untuk menghitung tegangan output adalah:
Vout = ( R1 + R2 ).Vref / R2. Jadi harga tegangan outputnya dapat berubah-ubah sesuai dengan perbandingan R1 dan R2 yang dapat diatur dari potensiometer. Kemampuan arus output dari rangkaian di atas sangat terbatas, untuk menambah kekuatan arus sampai 2 Ampere dapat dilakukan hanya dengan menambah sebuah transistor daya tanpa harus banyak merubah rangkaian. Caranya dengan sebuah transistor 2N3055 dihubungkan kerangkaian di atas dimana basis transistor dihubungkan ke IC pin 10 (output), kemudian emiternya dihubungkan ke IC pin 2, sedangkan kolektornya dihubungkan ke input bersama IC pin 11 dan 12. Maka sekarang rangkaian akan tetap dapat diatur tegangan outputnya dengan kekuatan arus yang bertambah menjadi 2 Ampere.
Dua hal yang penting untuk diketahui menyangkut IC ?A 723 A sebagai berikut:
- Tegangan harus selalu paling tidak 3 V atau lebih besar dari tegangan keluaran.
- Kapasitor dengan tegangan rendah harus dihubungkan dari pin frekuensi kompensasi ke masukan inverting. Hal ini untuk menjamin rangkaian tidak osilasi pada frekuensi tinggi.
