Metoda Penyediaan Sumber Daya DC

Dari berbagai ragam barang atau peralatan elektronik yang kita jumpai saat ini, akan kita dapati bahwa hampir semua bagian bagiannya dijalankan oleh sumber tenaga satu arah (DC). Penyediaan sumber tenaga DC tersebut dapat dalam bentuk baterai ataupun sumber daya (power supply) DC yang mana keluaran DC nya tidak hanya harus tersaring (filter) dengan bersih tetapi juga teregulasi dengan baik. Dalam sistim pengubahan daya, terdapat empat jenis proses yang telah dikenal yaitu sistim pengubahan daya AC ke DC, DC ke DC, DC ke AC, dan AC ke AC. Masing masing sistim pengubahan memiliki keunikan aplikasi tersendiri, namun ada dua yang implementasinya kemudian berkembang pesat dan luas yaitu sistim pengubahan AC ke DC (DC power supply) dan DC ke DC (DC-DC converter).

Teknologi penyediaan tenaga DC telah mengalami evolusi selama bertahun tahun dari menggunakan pipa vakum (vacuum tube) yang berukuran besar dan sekaligus berbahaya karena bertegangan tinggi, sampai kepada metoda penyediaan yang memanfaatkan teknologi solid state dengan ukuran yang lebih kecil dan berkapasitas tegangan yang lebih rendah sehingga relatif lebih aman. Lain daripada itu, seperti yang telah disebut sebelumnya, bahwa penyediaan sumber tenaga DC ini memegang peranan yang sangat penting dalam penggunaan barang barang elektronik, maka dari itu peralatan penyedia sumber tenaga DC ini, seperti power supply DC dan pengubah DC-DC (DC-DC converter), menjadi salah satu bidang elektronik yang meraih pasaran yang besar. Tercatat bahwa penjualan power supply DC dan DC-DC converter diseluruh dunia tahun lalu mencapai angka 5 milyar dolar AS . Angka ini akan terus menanjak, seiring dengan bertambahnya konsumen barang barang eletronik dewasa ini maupun dimasa mendatang.

Selanjutnya, perkembangan teknologi penyediaan tenaga DC tidak hanya berkisar pada kemampuan untuk mengurangi atau menambah kapasitas daya serta menurunkan dimensi fisik, tetapi juga pada cara pengolahan daya itu sendiri. Pada mulanya metoda yang digunakan dikenal dengan nama tipe linier (linear mode). Pada sistim pengubahan AC ke DC, tipe linier bercirikan penggunaan kombinasi transformer 50/60Hz yang kemudian dilanjutkan dengan proses penyearah (rectifier), penyaring (filter), dan akhirnya pengatur linier (linear regulator). Oleh karena pengolahan frekuensi 50/60Hz inilah maka tipe linier cenderung menghasilkan alat penyedia daya DC yang relatif besar ukurannya, karena komponen yang dipakai untuk mengolah 50/60 Hz tersebut seperti transformer maupun kapasitornya akan berukuran besar pula. Kemudian lahir tipe ke dua yang dikenal sebagai tipe peralihan atau switching (switching mode), yang tidak hanya menghasilkan penyediaan daya DC yang jauh lebih efisien dari tipe linier, tetapi juga relatif lebih kecil dan ringan ukurannya. Pada tipe switching, strategi yang dipakai adalah dengan menghilangkan proses pengolahan frekuensi 50/60 Hz melalui proses penyearah (rectification) langsung dari voltase masukan, kemudian keluaran dari penyearah tadi mengalami proses pemotongan (chopped) sehingga menghasilkan deretan pulsa yang berfrekuensi (switching frequency) tinggi, sekitar 20 kHz sampai 500 kHz, lalu diteruskan ke transformer yang tentunya juga berfrekuensi tinggi, hingga pada akhirnya ke filter untuk hasil keluaran akhir. Sebagai akibat pengolahan daya melalui frekuensi tinggi inilah maka tipe swtiching menghasilkan produk akhir yang ukuran dan beratnya akan lebih kecil dari tipe linier.

Dalam memilih sistim pengubah daya baik itu dari daya AC ke DC maupun DC ke DC, pertama kali kita dihadapkan pada pilihan antara tipe linier atau switching. Pilihan mana yang kita ambil tentu saja tergantung dari aplikasi yang akan dibuat dengan batasan atau spesifikasi yang tersedia. Misalnya saja, untuk aplikasi dimana ukuran ataupun berat bukan merupakan hal yang penting, maka tipe linier lah yang paling sesuai karena selain sederhana dalam rancangannya juga sangat baik dalam pengaturan beban dan juga sangat kecil tingkat ripple dan noise pada keluarannya. Namun untuk aplikasi dimana fleksibilitas, dimensi fisik dan efisiensi tinggi sangat berperan seperti misalnya pada aplikasi ruang angkasa, maka tipe switchinglah yang menjadi solusinya.

Satu hal yang juga penting dalam implementasi power supply adalah cara pemasangan yang sesuai untuk pendistribusian beban. Salah satu kesalahan umum dalam menghubungkan pengubah daya seperti power supply pada beban terlihat pada gambar 6. Dalam rangkaian paralel seperti ini, tegangan pada satu beban akan bergantung pada arus listrik yang mengalir pada beban lainnya dan putaran DC (DC ground loop) pun terbentuk. Beban nomor 3 akan menerima tegangan yang paling rendah. Konfigurasi seperti ini sedapat mungkin dihindari, kecuali pada aplikasi yang memerlukan arus listrik keluaran yang relatif rendah dimana tegangan yang berkurang karena konduktor yang menghubungi beban tidak begitu berpengaruh.

Distribusi Paralel

Sebagai alternatif yang lebih baik dari rangkaian paralel adalah rangkaian yang diberi nama Radial seperti pada Gambar 7. Satu pasang terminal positive dan negative pada semua beban dihubungkan dengan kabel langsung dari terminal keluaran pengubah daya. Dengan demikian maka tidak akan terjadi ground loop, dan pengaruh beban satu terhadap beban lainnya akan menjadi kecil.

Distribusi Radial

Penelitian dan pengembangan teknologi pengubahan daya, terutama pada tipe switching, masih terus berlangsung dengan aktif sampai saat ini. Hal tersebut bervariasi dari yang bertujuan untuk menghasilkan teknik yang lebih meningkatkan efisiensi, investigasi pengolahan daya yang dapat mengurangi daya yang hilang (power loss) pada komponen switch, penelitian berbagai macam aplikasi sistim pengubah daya, sampai pada pencarian alternatif penggunaan komponen switch yang cepat sehingga dapat meningkatkan kecepatan frekuensi switching. Tambahan lagi, seperti sudah disebut sebelumnya bahwa bisnis peralatan pengubah daya tersebut, saat ini telah mencapai 5 milyar dolar AS pertahunnya dan akan terus meningkat dengan bertambahnya konsumen atau pemakai paralatan elektronika. Oleh karena itu, sangatlah disayangkan jika Indonesia tidak ikut berperan aktif dalam menggunakan peluang yang baik tersebut untuk penelitian, pengembangan, maupun pemasaran teknologi sistim pengubahan daya yang relatif tidak mahal dan tidak sulit untuk diterapkan di Indonesia.

Sumber: http://www.elektroindonesia.com