25 November 2009

SWITCH MODE POWER SUPPLY (SMPS)

Bagian 2 Cara Kerja SMPS dengan Transistor

Jika Anda belum memahami blok-blok dalam rangkaian smps, sebaiknya baca dulu bagian 1 artikel SMPS ini.
Rangkaian smps yang diulas adalah rangkaian smps kepunyaan tv merk digitec/polytron jadul yang smps bentuk ini diproduksi beberapa pihak sebagai alternatif pengganti smps yang banyak ditemukan di pasaran (penulis sebut Robot Terminator). Sedangkan skema smps yang dimaksud sebagai berikut :

Cara kerja rangkaian :
  1. Tegangan AC220V yang masuk melalui Line Filter yang terdiri dari C1, R2 dan T1. kemudian disearahkan dan difilter oleh rangkaian Main Rectifier yang terdiri dari D1, D2, D3, D4, C2, C3, C4, C5 dan EC1. Setelah melalui rectifier ini, tegangan menjadi DC 308V. D1 s/d D4 banyak dijumpai dalam bentuk Bridge Diode (dioda kotak 4 kaki).
  2. Setelah tegangan EC1 cukup, R3 dan R4 berlaku sebagai rangkaian StartUP circuit yang memberikan tegangan startup/pemicu yang cukup untuk menswitch Q3 (main switcher). Ketika Q3 mendapatkan tegangan pemicu, Q3 akan menswitch/mengkonsletkan lilitan primer trafo. Menswitch tidak secara konstan (hanya sesaat) karena rangkaian snubber (R12, C9) akan segera me-demagnetisasi trafo.
  3. Karena trafo dengan segera ter-demagnetisasi, muncul tegangan induksi dari lilitan sekunder trafo (S1 dan S2). Tegangan dari S2 menswitch Q3 melalui D5, C8 dan R11. Pada waktu yang bersamaan, tegangan pada S1 disearahkan oleh D7 dan difilter oleh C6 (menghasilkan tegangan sebut saja VS).
  4. Karena Q3 kembali diswitch lagi, magnetisasi dan demagnetisasi berulang lagi dan seterusnya, disebut rangkaian berosilasi. Komponen-komponen yang berperan dalam osilasi adalah C8 dan R11. Osilasi yang terjadi mempunyai bentuk pulsa yang tidak terkendali (semakin menyempit ukuran pulsanya karena efek magnetisasi dan demagnetisasi = tegangan output semakin mengecil). Untunglah ada VS (tegangan dari S1 yang telah disearahkan dan difilter).
  5. Tegangan VS tersebut dipakai untuk membuat tegangan referensi dengan menggunakan ZD1 dan R8, dan dipakai untuk sensor utama tegangan output sekunder trafo.
  6. Tegangan VS dimasukkan dalam rangkaian Error Amp (R5, VR1, R6, R7, R8 dan Q1). Cara kerja Error Amp ini adalah dengan membandingkan VS dengan VREF (tegangan pada emitor Q1) menggunakan Q1. Jika VB lebih tinggi dari VE maka Q1 tidak akan menghantar, akibatnya Q2 tidak menghantar (dorongan/bias basis Q3 dikurangi/diputus), sehingga Q3 kembali ke posisi menyempitkan pulsa osilasinya. Akhirnya tegangan pada sekunder trafo akan turun. Sebaliknya, jika VB lebih rendah dari VE, Q1 akan menghantarkan tegangan dari emitor (VREF) menuju ke kolektor, sehingga Q2 menjadi terdorong dan ‘menahan’ bias Q3. Karena bias Q3 sedikit tertahan, pulsa akan melebar dan akhirnya tegangan sekunder akan naik.
  7. Untuk menghindari ‘penaikan otomatis’ secara berlebihan yang dilakukan oleh Error Amp, pada rangkaian tersebut dilengkapi dengan R9 dan D6 yang berfungsi sebagai Voltage Limiter (atau sering disebut Over Voltage Protection). Cara kerjanya adalah dengan cara membandingkan output dari error amp dengan pulsa negatif trafo.
  8. Ketika beban meningkat, magnet dalam trafo akan lebih cepat terserap oleh beban, sehingga output sekunder menjadi turun. Ketika memasuki tahap ini, rangkaian Error Ampnya akan segera menyesuaikan dan mempertahan output dari smps, begitu juga sebaliknya.
  9. Akhirnya, tegangan sekunder lainnya disearahkan oleh fast rectifier dan dipakai sebagai output dari sistem smps ini yang terisolasi dari jala-jala listrik.

Tips Perbaikan

Setelah mengetahui cara kerja rangkaian ini, metode perbaikannya secara umum dapat diterapkan pada smps-smps transistor jenis lainnya. Sedangkan tipsnya sebagai berikut :
  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 kemudian silahkan dicoba smpsnya.

Troubleshooting

  1. Tidak bisa start : cek resistor startup, cek R10, cek tegangan B+308V, cek R8 dan C11, cek rangkaian snubber, cek line filter (pada beberapa jenis merk tv).
  2. Tegangan tidak bisa terkunci/tidak stabil : cek elko EC1, cek error amp (lebih-lebih pada VR-nya), cek D7 dan cek semua transistor.
  3. Transistor final panas berlebihan : cek transistor final, cek snubber, cek EC1, cek trafo.
  4. Efek pump out : cek hubungan ground pada sekunder trafo (non hot area) antara tegangan yang mensuplai audio amplifier dan ground lainnya, umumnya ada elko, cek elko tersebut. Efek pump out adalah efek yang ditimbulkan oleh getaran audio/penarikan daya oleh sistem audio, lebih terasa jika volume dinaikkan.

Beberapa kekurangan dari SMPS jenis ini :

  1. Smps jenis ini kurang mendukung green mode atau power saving, yaitu penggunaan arus yang masih lumayan tinggi keadaan standby.
  2. Sistem proteksi yang kurang, tidak ada OCP (over current protection).
  3. Regulation speed yang sedikit lambat karena tegangan yang disensor bukan tegangan output yang dipakai langsung oleh beban.