Sumber tegangan 13,2V dan 14,4V DC

Advertisement

Di banyak lembaran data (datasheet) IC audio sering disebutkan tegangan Vcc (tegangan suplai positif) sebesar 13,2V dan 14,4V.
Angka-angka tegangan itu terdapat pada datasheet IC audio yang biasanya untuk penggunaan di mobil. Dengan suplai tegangan sebesar itu maka disebutkanlah besar daya maksimal yang mampu dihasilkan oleh IC yang bersangkutan.
Mengapa harus kedua besaran tegangan itu dan bukan tegangan 12V saja?

Aki atau baterai basah (lead-acid battery) adalah perangkat penyimpan energi listrik yang cukup vital untuk keperluan kelistrikan pada kendaraan, terutama mobil.
Pada masa sekarang ini, aki pada kendaraan tidak hanya digunakan untuk keperluan starter mesin dan menyalakan lampu penerangan saja, tetapi juga untuk keperluan lain yang bersifat ‘entertainment’ seperti untuk menghidupkan perangkat TV, screen navigator atau audio mobil. Pada umumnya kendaraan menerapkan tegangan kelistrikan DC 12V dan digunakan aki dengan tegangan 12VDC.

Di dalam kendaraan aki tidak pernah lepas dari perangkat yang senantiasa menjaganya agar selalu dalam kondisi prima, yaitu charger.
Pada sistem charger kendaraan (mobil) yang modern, tegangan dari alternator diregulasi sebelum diberikan kepada aki. Agar aki senantiasa dalam keadaan prima, aki di-charge di dalam kendaraan pada tegangan kontinu sebesar 13,2V apabila kondisi aki sedang tidak dalam keadaan drop. Pemberian tegangan sebesar itu adalah pemberian tegangan standar yang aman untuk menjaga agar level tegangan aki tidak menurun. Di sini charger melakukan pengisian kepada aki dalam ‘float-mode’.
Ketika level tegangan aki telah mulai drop akibat adanya pemakaian yang banyak maka secara otomatis charger akan mengeluarkan tegangan sebesar 14,4V. Charger pun lalu melakukan pengisian dalam ‘absorption-mode’.
Tegangan sebesar 14,4V terus diberikan hingga aki kembali kepada keadaan ‘full-charge’, setelah itu charger kembali ke pengisian float-mode.

Demikianlah tegangan di dalam kelistrikan kendaraan, nyaris tidak pernah berada dalam level yang tepat 12V meskipun aki yang dipergunakan adalah aki dengan label 12VDC. Sekalipun mesin kendaraan dalam keadaan mati (berarti tidak ada pengisian) level tegangan aki dalam keadaan full-charge adalah antara 12,9V...13,2V dengan catatan bahwa kondisi aki masih bagus.

Karena itu ketika sebuah IC audio yang peruntukkannya untuk tegangan di kelistrikan kendaraan dirakit untuk penggunaan di rumah, daya yang dihasilkan sebenarnya tidak akan pernah mencapai maksimal sebagaimana yang tercantum dalam datasheet-nya jika tegangan suplai yang dipergunakan adalah tegangan dari sebuah DC regulator yang mengeluarkan tepat 12V. Lalu problem akan timbul apabila tegangan yang dipergunakan berasal dari sebuah unit AC/DC adaptor 12V yang hanya terdiri dari trafo dengan dioda-dioda penyearah beserta kondensator filternya tanpa peregulasian, karena tegangan suplai yang diberikan akan menjadi terlalu tinggi (sekitar 16,8V dalam keadaan tanpa dibebani) dan terlalu rendah ketika dibebani (12V atau lebih sedikit) untuk syarat mencapai daya maksimal pada disipasi daya yang masih diizinkan. Tegangan pun tidak stabil serta seringkali banyak mengandung kerut-kerut tegangan (ripple).
Solusinya adalah membuat DC-regulator khusus untuk keperluan ini. Dengan begitu IC seolah difungsikan di dalam kelistrikan kendaraan hingga dapat mencapai karakteristik maksimal sebagaimana yang tercantum dalam datasheet-nya.
Inilah rangkaiannya :

Rangkaian DC-regulator 13,2V dan 14,4V



Daftar komponen :
R1 = 1k
R2, R3 = 0,1Ω/5W
R4 = 560Ω/1W
C1 = 6800...10.000µF/25V
C2 = 10µF/25V
C3 = 220µF/25V
C4 = 2200µF/25V
D1...D4 = Dioda bridge 10A
D5...D6 = 1N4148
T1, T2 = 2N3055/TIP3055
IC1 = 7815
Trf1 = Transformator 0-18V / 8...10A
F1 = Sekering/fuse 8A
Sw1, Sw2 = Switch togel atau geser

Rangkaian akan mengeluarkan tegangan DC yang relatif stabil (pada V-out) sebesar 13,2V ketika Sw2 dibuka (tidak menyambungkan) atau 14,4V ketika Sw2 ditutup (menyambungkan). Arus yang dihasilkan dapat mencapai maksimal 8A dengan menggunakan dua transistor daya. Untuk arus yang lebih besar lagi dapat ditambahkan transistor daya ketiga agar panas yang dihasilkan tidak terlalu tinggi.
Regulator yang sebenarnya adalah IC1, kedua transistor daya hanyalah menguatkan arus agar dapat menjadi lebih besar. Lebih jelas tentang IC1 dapat melihat ulasan khususnya dalam :
Keluarga IC regulator 78xx .

Tentang komponen dan perakitan.
Semua transistor daya yang digunakan sebaiknya dari produk yang sama agar mereka seimbang dalam memberikan arus keluaran. Seringkali banyak transistor berlabel 2N3055/TIP3055 tetapi mempunyai besar hFE yang berbeda-beda antara satu produk dengan produk lainnya. Jika perlu lakukan pengukuran hFE lalu gunakan transistor-transistor dengan besar hFE yang telah terukur sama.
Begitu pula dengan dioda D5...D8, gunakan type 1N4148 dari produk yang sama semua.
Transistor-transistor daya memerlukan keping pendingin/heatsink yang cukup. Semakin lebar keping pendingin akan semakin baik kompensasi panasnya.
C2 berfungsi agar IC1 terhindar dari kemungkinan berosilasi. Kondensator ini perlu dipasang sedekat mungkin dengan IC.

Update :
Berikut ini disertakan rancangan PCB-nya. File layout PCB beserta tata letak komponennya dapat diunduh di link ini : PCB Regulator 13,2V dan 14,4V .

Apabila semua komponen sudah terpasang di papan rangkaian/PCB maka penyambungan perkabelannya adalah sebagai berikut :



Penggunaan DC-regulator 13,2V dan 14,4V lainnya.
DC regulator ini juga dapat digunakan sebagai penyerta aki basah 12V ketika disimpan terpisah di luar mobil di mana tidak terdapat sistem charger untuknya. Posisikan Sw2 dalam keadaan terbuka (tegangan 13,2V).
Aki basah perlu untuk disimpan dalam kondisi tegangan yang senantiasa penuh (full-charge).
Jika aki disimpan dalam waktu lama sedangkan tegangannya tidak dipertahankan penuh, dikhawatirkan akan terjadi penumpukan endapat sulfat. Jika ini sudah terjadi, kapasitet aki akan menurun tidak lagi sebagaimana mestinya.
Lama-kelamaan elemen-elemennya pun bisa menjadi rusak.
Untuk mengembalikannya cukup sulit.

Keep happy soldering!


Tulisan lain sehubungan DC regulator :
DC regulator sederhana dengan tegangan variable 3V - 12V DC, 10A .