25 November 2009

SWITCH MODE POWER SUPPLY (SMPS)

Bagian 3 Cara Kerja SMPS dengan Final FET

Jika Anda belum memahami blok-blok dalam rangkaian smps, sebaiknya baca dulu bagian 1 artikel SMPS ini.
Banyak teman penulis yang mengeluhkan rangkaian smps jenis ini, mulai dari FET yang gak bisa dipasang ampe yang menghabiskan FET sampai 5 biji, gak hanya FETnya saja yang terbakar, tetapi mirip mercon rentengan ketika smps dicoba, thour-thuorr-thuorr.
Skema smps yang dimaksud adalah :

Cara kerja rangkaian sebagian besar sama seperti yang diulas pada artikel sebelumnya, perbedaannya pada rangkaian error amp yang dipakai. Disini, Penulis hanya mengulas blok-blok rangkaian di atas beserta fungsinya saja.
  1. Line filter dan Rectifier : terdiri dari R536, C532 dan M502. Kemudian disearahkan dan difilter oleh rangkaian Main Rectifier yang terdiri dari D519, C527, C528, C529, C530 dan C525 (220uF/400) untuk membuat tegangan B+ 308V.
  2. Start up circuit : setelah tegangan B+ 308V cukup, tegangan ini dihambat oleh R531 dan R532 kemudian oleh zener (D518 6V2) tegangan dibatasi pada 6V2 kemudian tegangan 6V2 ini digunakan sebagai tegangan StartUP melalui R528 10K (pada beberapa model 18K/22K). Tegangan tersebut sudah cukup untuk memicu/menswitch IC501 9NK70 (pada beberapa model menggunakan FS7UM) untuk memulai self oscilation.
  3. Snubber circuit : terdiri dari C524 (2n2/1n 2KV) dan R533 (2R2).
  4. Error Amp : terdiri dari 2 rangkaian error amp, masing-masing dipakai ketika standby dan ketika ON. Error Amp ketika standby menggunakan ZD517 (2V), R522 (680), T506 (C945) dan C521 (10n). Sedangkan Error Amp ketika ON adalah IC503 (TL431), R506 (100K), RT501 (22K), C511 (220p), R505 (2K4), R504 (470K), R503 (100K) dan C510 (2n7). Error Amp akan membandingkan tegangan output B+115V (setelah melalui R506 dan RT501) dengan tegangan referensi internal IC TL431.
  5. Rangkaian Over Current Protection (OCP) terdiri dari T507 (A1015), T508 (C1815), R525 (100), C523 (18n) dan ZD521 (13V). Sedangkan R526, R527 dipakai untuk adjustment kepekaan OCP sekaligus sebagai jalur tegangan negatif yang menuju ke IC501 (power final).
  6. Rangkaian penentu frekuensi/pulsa osilasi terdiri dari L507, R523 (1K2) dan C522 (3n3) yang menjaga osilasi tetap pada frekuensi kerja.

Lebih Jauh Tentang Error Amp ketika ON

  1. Tegangan sekunder 14V mensupply kaki anoda optocoupler melalui R542 (220), sedangkan kaki katoda optocoupler disupply oleh rangkaian Error Amp yang terdiri dari IC503 (TL431), R506 (100K), RT501 (22K), C511 (220p), R505 (2K4), R504 (470K), R503 (100K) dan C510 (2n7). Error Amp akan membandingkan tegangan output B+115V (setelah melalui R506 dan RT501) dengan tegangan referensi internal IC TL431 (2,5V=menurut datasheet) yang kemudian tegangan error tersebut diumpankan ke kaki katoda optocoupler.
  2. Tegangan selisih yang terdapat pada dioda/masukan optocoupler (PC817) menyebabkan optocoupler menghantarkan tegangan dari kolektor ke kaki emitornya (kaki-kaki opto PC817 secara urut adalah, 1:anoda, 2:katoda, 3:emitor, 4:kolektor). Tegangan yang dihantarkan oleh PC817 berasal dari lilitan sekunder pada sisi non isolated area. Tegangan tersebut berfungsi sebagai tegangan error dan tegangan driver yang selanjutnya digunakan untuk mengendalikan osilasi/kerja dari rangkaian primer.

Sistem Standby

  1. Dengan adanya tegangan 14V, secara otomatis rangkaian regulator (T503 C2236) juga mengeluarkan tegangan standby 5V melalui D522 1N4002. Tegangan standby ini merupakan tegangan utama yang digunakan oleh IC program dalam keadaan standby maupun bekerja (ON).
  2. Ketika TV dimatikan dengan remot (dibuat standby), muncul tegangan pada jalur standby yang menuju basis T505 (C2235). Transistor tersebut menjadi dalam keadaan switch (E dan C terhubung). Karena E dan C terhubung, maka anoda D514 juga secara langsung terhubung dengan ground (-), mengakibatkan tegangan error dari TL431 hilang/konslet ke ground oleh dioda tersebut (lihat arah panah dioda). Karena opto tidak lagi mendapat tegangan bias, maka rangkaian primer akan masuk dalam mode standby. Ketika mode standby, output sekunder dari trafo ‘sengaja’ dibuat turun drastis. B+115 terbaca sekitar 25V, 50V menjadi 8-10V dan 14V menjadi sekitar 2V. Lantas 5V untuk standby diambil dari mana?
  3. Selain menghubung-singkatkan tegangan error dari TL431, T505 juga memberikan bias negatif pada tr T504 (A1023) melalui R516 (2K2) hingga membuat tr T504 menjadi dalam keadaan switch. Ketika T504 switch, tr tersebut menghubungkan tegangan 50V (ketika standby terbaca sekitar 8 s/d 10V), yang akhirnya tegangan tersebut (yg 8volan) digunakan untuk mensupply tegangan T503 (regulator 5V standby). Sebaliknya, ketika di ON-kan lagi, tegangan T503 diambil dari 14V, dan tr T504 (A1023) kembali tidak dalam keadaan switch (tidak dipakai ketika ON).

Tips Perbaikan

  1. Mencoba/mengetes smps sebaiknya menggunakan cara mengetes smps seperti yang diulas dalam artikel Cara Aman Mengetes Power Supply (SMPS).
  2. Lepaskan trafo, kemudian tes semua komponen-komponen yang terdapat pada bagian primer termasuk dioda-dioda penyearah pada sekunder trafo. Cek juga apakah ada beban yang konslet. Jika ditemukan beban yang konslet, perbaiki dulu yang konslet tersebut baru lanjutkan kembali ke bagian smps.
  3. Ganti komponen-komponen yang rusak dengan nilai yang sama, untuk transistor, dapat menggunakan tipe lain dengan catatan sama karakteristiknya.
  4. Jika dirasa beres semua, kembalikan trafo, lepas beban B+ yang menuju ke TFB (melepas R515, 3R3), kemudian ‘paksa’ standby smps dengan menghubung singkatkan kaki E dan C T505 (C2235) dengan patri/disolder. Kemudian hidupkan power supply.
  5. Jika tidak ada masalah, maka akan terbaca tegangan pada output smps masing-masing, B+115 = sekitar 25V, 50V = 8 s/d 10V, 14Va = sekitar 2V. Jika tegangan tidak mau muncul (smps tidak bekerja ketika standby), cek R startup juga cek R 33ohm yang menuju kekaki G. Jika R tersebut masih bagus, coba ganti FETnya dengan yang baru (dengan harga baru tentunya).
  6. Jika tegangan 50V ketika standby kurang dari 8V (mengakibatkan tegangan 5V standby yang dikeluarkan oleh regulator 5V standby (T503) kurang dari 5V), cek/ganti elko C507 dengan nilai 47uF/63V atau 10uF/160V.
  7. Jika sudah tidak ada masalah, matikan power supply, lepas solderan hasil ‘paksaan’, kemudian hidupkan lagi. Cek tegangan masing-masing output. Jika ada remot, silahkan coba distandby pakai remot, dan dihidupkan lagi pakai remot. Jika smps sudah beres, smps akan bekerja sesuai dengan perintah dari remot (on dan off).
  8. Jika smps tidak mau dibuat standby, meskipun tegangan bias pada T505 (C2235) ada, TV berkesan menyala normal, tetapi R518 (330) yang mensupply basis tr T503 (regulator standby 5V) gosong terus dalam hitungan menit, cek D514 (1N4148 kemungkinan bocor).
  9. Untuk ‘memaksa’ ON smps, bisa dilakukan dengan melepas kaki basis T505 (C2235), cek tegangan pada kolektor atau emitor pada T503, jika kurang dari 5V, cek dioda 1N4002. Biasanya penulis ganti dengan dioda 2A.

Tidak Ada di Skema

Sedikit keluar arena pembahasan, TV dengan power supply tersebut memang gampang-gampang susah. Setelah smps normal (bisa di-ON-OFF-kan) dengan tegangan normal pula, kadang TV masih tidak mau menyala. Berikut beberapa aturan/kondisi yang harus dicukupi supaya TV yang dimaksud bisa start.
  1. Tegangan B+ 115V harus 115V pada 20” dan 21” dan 113V pada 14”.
  2. Tegangan IC program (5V standby) minimal 4,5V.
  3. Tegangan reset (pin3 IC KA7045, kaki3, dekat IC program) minimal 4,5V.
  4. VCCD untuk STV22xx (pin35) minimal 4,5V.
  5. Pastikan SDA dan SCL pada STV22xx ke IC program terhubung dan tidak ada gangguan.
  6. Pin proteksi IC program (pin16) harus lebih dari 3V (jika diurut menuju ke output vertikal), jika kurang TV akan protek.
  7. Pin BCL (pin46) tidak boleh kurang dari 1V. Jika kurang dari 1V, horisontal output dari STV22xx akan non aktif (tegangan hampir sama dengan 8V, alhasil transistor driver horisontal puanass).
  8. Tegangan VCC1 (pin45) pada STV22xx minimal 7,3V.
Pada sasis yang lain, misalnya HBEA-001A, tegangan 5V (on) dan 8V (on) tidak lagi menggunakan 7805 dan 7808, melainkan menggunakan transistor untuk regulasinya (2SD313). Menurut pengalaman penulis, gangguan gagal startup (meskipun smps bagus) sering disebabkan komponen-komponen dalam regulator 5 dan 8V tersebut ada yang gak beres (paling sering elko kering), reboisasi daerah tersebut terbukti manjur. Mulai dari elko-elko sampai dengan transistor regulatornya jangan lupa dioda zenernya (9V1).