3.15 Menganalisis rangkaian catu daya rendah pada rangkaian penerima televisi

 MEMAHAMI CARA KERJA POWER

 SUPPLY PADA TV POLYTRON

A. Tujuan Pembelajaran 

• Siswa mampu memahami konsep dasar SMPS pada TV

• Siswa dapat memahami cara kerja SMPS polytron CRT

• Siswa dapat mengukur komponen Elektronik pada TV CRT

 B. Konsep dasar SMPS
  PSU atau power supply adalah suatu rangkaian atau peralatan elektronik yang menyuplai daya listrik suatu beban dari sumber listrik yang karakteristik dayanya {arus/tegangan} tidak sesuai dengan beban tersebut. SMPS { Switch Mode Power Supply } adalah salah satu jenis PSU yang menggunakan metode switching {pen-sakelaran} yaitu dengan cara menghidupkan {on} mematikan {off} tegangan yang masuk kedalam transformator dengan komponen eletronik pada frekuensi tertentu. SMPS terdiri dari beberapa bagian utamayaitu bagian line filter, rectifier, start up, switcher, erro amp/detector, snubber, secondary rectifier dan proteksi. Berikut ini gambar diagram blok SMPS.

 
B 1. Line Filter.
Line Filter adalah bagian yang berfungsi sebagai filter {penyaring} tegangan untuk menghilangkan frekuensi liar {denyut/ripple} dari jala-jala listrik yang bisa mengganggu kerja dari SMPS. Bagian ini dibentuk dari kapasitor dan induktor yang dipasang secara seri terhadap tegangan input.
B 2. Rectifier.
            Rectifier adalah bagian yang berfungsi sebagai penyearah tegangan AC menjadi tegangan DC, terdiri dari komponen dioda sebagai penyearah dan elco berfungsi menghilangkan denyut/ripple selain kapasitor-kapasitor yang dipasang pararel terhadap dioda.
Penyearahannya biasanya menggunakan metode bridge rectifier karena mempunyai kelebihan tingginya isolasi antara tegangan DC yang dihasilkan dengan tegangan AC masukan. Jika kapasitor {elco} kering maka akan terdapat denyut/ripple yang mengakibatkan SMPS menjadi lebih panas.
B 3. Start Up.
            Start Up adalah bagian yang berfungsi sebagai pemicu/awalan rangkaian osilator untuk berosilasi. SMPS frekuensi kerjanya antara 30 KHz – 40 KHz, karena pada tegangan DC tidak ada frekuensi tersebut maka sistem SMPS harus membuat sendiri pulsa/denyut {frekuensi} tersebut. Biasanya metode yang digunakan adalah dengan metode self oscilating {osilasi sendiri}, metode ini membuat rangkaian SMPS seperti rangkaian osilator frekuensi tinggi.
            Dibutuhkan tegangan pemicu/awalan rangkaian osilator untuk berosilasi, tegangan pemicu timbul beberapa saat setelah SMSP mendapat tegangan masukan AC. Besarnya tegangan pemicu tergantung dari jenis rangkaian SMPS yang digunakan, karena sifatnya hanya sebagai pemicu tegangan ini tidak dipakai lagi ketika SMPS sudah bekerja. Pada umumnya tegangan pemicu diambil dari output bagian Rectifier melalui R atau transistor start up.
B 4. Switcher.
Switcher adalah bagian yang berfungsi sebagai pen-switch {on/off} utama transformator, biasanya menggunakan TR atau FET. Cara kerjaya, tegangan input DC “dicacah” {di on/off kan} sehingga menghasilkan tegangan pulsa-pulsa DC dengan frekuensi tinggi.
Komponen switcher harus mempunyai frekuensi kerja yang cukup dan harus mampu menahan arus kolektor/drain yang cukup besar untuk menahan tegangan pada lilitan primer tranformator. Arus yang melewati kolektor atau drain bukan arus konstan tetapi arus sesaat tergantung lebar pulsa yang menggerakkan.
B 5. Error Amp/Detektor.
Error Amp atau Detektor adalah bagian yang berfungsi sebagai stabiliser tegangan output, terdiri dari rangkaian komparator atau pembanding sebagai “error detector”, rangkaian ini terletak di bagian primer {HOT} untuk SMPS terdahulu, pada SMPS sekarang biasanya pada bagian sekunder.
. Cara kerjanya, tegangan output dari lilitan sekunder transformator dibandingkan dengan tegangan referensi yang stabil {biasanya tegangan dioda zener 6.6 V}. Jika tegangan output terlalu tinggi, bagian ini akan “memberitahu” bagian Switcher untuk menurunkan tegangan dengan cara menyempitkan pulsa dan sebaliknya jika tegangan output terlalu rendah bagian Switcher menaikkan tegangan dengan cara melebarkan pulsa. Jika bagian ini tidak bekerja, pada bagian Switcher akan dipaksa untuk men-switch {on} lilitan primer dalam waktu lama yang melebihi batas kemampuan akibatnya TR/FET akan rusak.
B 6. Snubber
Snubber adalah bagian yang berfungsi untuk menentukan frekuensi kerja transformator dan mempercepat demagnetisasi atau menghilangkan energy magnet yang tersisa karena proses switching. Secara harfiah snubber berarti mencerca, saat transformator di-on kan/di-switch {diberi tegangan sesaat oleh TR/FET} dengan lama tertentu kemudian di-off kan. Saat on inti transformator menjadi magnet sesaat sampai trafo off. Saat off transformator akan men-transform energi magnet ke lilitan sekundernya sampai transformator pada posisi off lagi, begitu seterusnya. Tidak semua energi magnet dalam transformator dapat dipindah {karena ketidak sempurnanya transformator} sehingga pada inti transfromator masih ada magnet yang “numpuk”. Energi magnet yang “numpuk” langsung masuk ke TR/FET lewat  kaki kolektor/drain dengan tegangan mungkin lebih tinggi dari batas kemampuan kerja TR/FET yang terakhir, sehingga perlu dihilangkan. Bagian snubber terdiri dari rangkaian kombinasi kapasitor, tahanan terkadang dioda yang terpasang secara pararel terhadap lilitan primer trafo.
B 7. Transformator {Utama}.
Transformator adalah bagian yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan DC yang telah dicacah pada bagian Switcher. Pada sistem SMPS transformator bekerja pada frekuensi 30KHz – 40KHz maka ukuranya kecil dan ringan. Karena bekerja pada frekuensi tinggi, inti dari transformator tidak dari plat besi tetapi ferit {besi oksida} yang memiliki kemampuan magnetisasi dan demagnetisasi lebih cepat dari pada besi biasa.
B 8. Secondary Filter
Secondary Filter adalah bagian yang berfungsi sebagai penyearah  kedua setelah bagian Rectifier dan perata, karena tegangan output dari sekunder transformator masih berbentuk pulsa berfrekuensi tinggi. Dioda penyearah pada bagian ini harus berkarakter fast rectifier {penyearah berfrekuensi tinggi} contohnya UF4002 bukan 1N4002. Kapasitor perata yang digunakan cukup menggunakan ukuran beberapa ratus uF, karena frekuensi tegangan output dari trafo sudah cukup tinggi.
B 9. Proteksi
Proteksi adalah bagian  yang berfungsi sebagai pengaman/pelindung dari kerusakan jika terjadi suatu kesalahan dan penting untuk kesempurnaan output SMPS, terdiri dari bagian-bagian yang biasanya sudah masuk dalam satu IC SMPS contohnya STR-W575, STR-F665x dan lain-lain. Bagian-bagian tersebut antara lain yaitu :
OVP {Over Voltage Protector} berfungsi sebagai pendeteksi tegangan lebih, jika terdeteksi tegangan lebih SMPS akan off. 
OCP {Over Current Protection}berfungsi sebagai pendeteksi beban lebih, jika terdeteksi beban lebih SMPS akan off. 
OHP {Over Heat Protection} berfungsi sebagai pendeteksi panas, jika terdeteksi panas berlebihan SMPS akan off atau shutdown. 

C. Sistem Kerja SMPS Polytron

              Kenapa harus membahas polytron...?

• Pada saat “stand-by” tegangan B+ dan tegangan keluaran lainnya masih rendah.

• Pada saat “power-on” tegangan B+ dan tegangan lainnya kemudian baru naik menjadi normal

• “Prinsip dasar SMPS dalam mengontrol tegangan keluaran B+ “ intinya diatur oleh “arus yang melalui photo-coupler IC502 LTV817 dari pin-1 ke pin2”
• Jika arus makin besar, maka tegangan B+ akan makin turn
• Sebaliknya jika arus makin kecil, maka tegangan B+ akan makin bertambah tinggi.
• Pada saat stand by pin-POWER dari mikrokontrol ada tegangan “high”…..basis T506 ada tegangan…..dan T506 dalam kondisi “on”….artinya antara kolektor-emitor seperti di-short-kan. Akibatnya arus yang melalui photocoupler Pin-1 ke Pin-2 langsung seperti dishortkan langsung ke ground lewat….D511……dan lewat T506. Artinya disini arus yang melalui photocoupler akan makin besar. Oleh karena itu maka tegangan B+ dan tegangan keluaran lainnya menjadi rendah (turun).
• Pada saat power-on tegangan kontrol power dari mikrokontrol berubah dari “high” menjadi “low”……basis T506 tegangannya menjadi nol………T506 “open” atau hubungan antara kolektor-emitor jadi terputus. Maka arus yang melalui photocoupler tidak lagi dishortkan oleh T506. Arus photocoupler ganti akan melalui IC504 KA431 lewat pin-3 dan ke ground lewat pin-2. Arus photocoupler menjadi lebih kecil, sehingga tegangan B+ naik menjadi normal.
• Pin-1 KA431 mendapat tegangan B+ lewat R503, R542, R543. KA431 merupakan B+ “error detektor”…….atau “pengendali” agar tegangan B+ tetap terjaga stabil. Misalnya jika tegangan B naik….maka KA431 akan mengirimkan umpan balik lewat arus photocoupler agar sirkit bagian primer menurunkan tegangan B+. demikian pula sebaliknya seumpama tegangan B+ turun, maka arus photocoupler yang dikendalikan oleh KA431 akan memberi umpan balik ke bagian primer agar menurunkan tegangan B+.

 

RESUME :

• Bagi mereka yang belum paham, maka jika tegangan B+ rendah kadang beranggapan bahwa ada kerusakan pada bagian power supply. Pada hal ini belum tentu benar.
• Cek dulu tegangan pada basis T506. Jika ada tegangan sekitar 0.3v, maka hal ini menunjukkan bahwa pesawat masih dalam kondisi stand-by.
• Jika pesawat di-power-on, seharusnya tegangan pada basis T506 merubah dari 0.3v menjadi 0v. Jika tegangan tidak mau berubah menjadi 0v, maka berarti bagian mikrokontrol belum bekerja (ada kerusakan)
• Untuk memastikan apakah power suply normal……..maka shortkan saja basis-emitor T506 (atau istilahnya power suply dipaksa “on”)…….maka seharusnya tegangan B+ akan naik menjadi normal

 

TEGANGAN SUPLY 5v untuk mikrokontrol

• Tegangan suply 5v untuk mikrokontrol pada saat “stand-by dan pada saat “power-on” mempunyai jalur yang berbeda.
• Saat stand-by tegangan 5v diperoleh dari pin-15 tranfo switching….D504…..R514…..T505…..Reg 5v T504
• Saat power-on tegangn 5v ganti diberikan (take over) dari pin-10 trafo switching…..D503…..R512……D510…..Reg 5v T504.