Power Supply

Pengertian Power Supply ( PSU )

Catu daya merupakan suatu Rangkaian yang paling penting bagi sistem elektronika. Power supply atau catu daya adalah suatu alat atau perangkat elektronik yang berfungsi untuk merubah arus AC menjadi arus DC untuk memberi daya suatu perangkat keras lainnya. Sumber AC yaitu sumber tegangan bolak-balik, sedangkan sumber tegangan DC merupakan sumber tegangan searah.

Power supply/ unit catu daya secara efektif harus mengisolasi rangkaian internal  dari  jaringan  utama,  dan  biasanya  harus  dilengkapi  dengan pembatas  arus  otomatis  atau  pemutus  bila  terjadi  beban  lebih  atau hubung  singkat.  Bila  pada  saat  terjadinya  kesalahan  catu  daya, tegangan  keluaran DC meningkat  di  atas  suatu  nilai  aman maksimum untuk rangkaian internal, maka daya secara otomatis harus diputuskan.

Fungsi Power Supply ( PSU )

Power Supply sendiri berfungsi sebagai pengubah dari tegangan listrik AC (Alternating Current) menjadi tegangan (Direct Current), karena hardware komputer hanya dapat beroperasi dengan arus DC. Power supply pada umumnya berupa kotak yang diletakan dibagian belakang atas casing. Besarnya listrik yang mampu ditangani power supply ditentukan oleh dayanya dan dihitung dengan satuan Watt.

Daya power supply berkisar 150 watt sampai 350 watt. Untuk daya 150 watt sudah jarang dijumpai karena hanya digunakan untuk komputer yang sederhana tanpa banyak komponen tambahan. Sedangkan jika dalam sebuah komputer yang memiliki beberapa banyak komponen misal: CD-ROM, CD-RW, dan menggunakan banyak hard disk direkomendasikan menggunakan power supply 300 watt atau lebih besar.

Fungsi power supply yang kurang baik/rusak dapat menghasilkan tegangan DC yang tidak rata dan banyak riaknya (ripple). Jika digunakan dalam jangka waktu yang cukup lama akan menyebabkan kerusakan pada komponen computer, misalnya Harddisk.

Klasifikasi Power Supply

Berikut ini terdapat beberapa klasifikasi power supply, terdiri atas:

1.   Power Supply Berdasarkan Fungsi (Functional)

Berdasarkan fungsinya, Power supply dapat dibedakan menjadi Regulated Power Supply, Unregulated Power Supply dan Adjustable Power Supply.

a.   Regulated Power Supply adalah Power Supply yang dapat menjaga kestabilan tegangan dan arus listrik meskipun terdapat perubahaan atau variasi pada beban atau sumber listrik (Tegangan dan Arus Input).

b.   Unregulated Power Supply adalah Power Supply tegangan ataupun arus listriknya dapat berubah ketika beban berubah atau sumber listriknya mengalami perubahan.

c.   Adjustable Power Supply adalah Power Supply yang tegangan atau Arusnya dapat diatur sesuai kebutuhan dengan menggunakan Knob Mekanik.

2.   Power Supply Berdasarkan Bentuknya

Untuk peralatan Elektronika seperti Televisi, Monitor Komputer, Komputer Desktop maupun DVD Player, Power Supply biasanya ditempatkan di dalam atau menyatu ke dalam perangkat-perangkat tersebut sehingga kita sebagai konsumen tidak dapat melihatnya secara langsung. Jadi hanya sebuah kabel listrik yang dapat kita lihat dari luar. Power Supply ini disebut dengan Power Supply Internal (Built in).

Namun ada juga Power Supply yang berdiri sendiri (stand alone) dan berada diluar perangkat elektronika yang kita gunakan seperti Charger Handphone dan Adaptor Laptop. Ada juga Power Supply stand alone yang bentuknya besar dan dapat disetel tegangannya sesuai dengan kebutuhan kita.

3.   Power Supply Berdasarkan Metode Konversinya

Berdasarkan Metode Konversinya, Power supply dapat dibedakan menjadi Power Supply Linier yang mengkonversi tegangan listrik secara langsung dari Inputnya dan Power Supply Switching yang harus mengkonversi tegangan input ke pulsa AC atau DC terlebih dahulu.

Tabel 1. perbandingan secara umum antara Switching Power Supply dengan Linier Power Supply

Jenis-Jenis Power Suplly

Adapun jenis power supply sekarang ini terbagi menjadi 2 “dua” macam yaitu:

1.  DC Power Supply

DC Power Supply adalah pencatu daya yang menyediakan tegangan maupun arus listrik dalam bentuk DC (Direct Current) dan memiliki Polaritas yang tetap yaitu Positif dan Negatif untuk bebannya. Terdapat 2 jenis DC Supply yaitu :

a.   AC to DC Power Supply

AC to DC Power Supply, yaitu DC Power Supply yang mengubah sumber tegangan listrik AC menjadi tegangan DC yang dibutuhkan oleh peralatan Elektronika. AC to DC Power Supply pada umumnya memiliki sebuah Transformator yang menurunkan tegangan, Dioda sebagai Penyearah dan Kapasitor sebagai Penyaring (Filter).

b.   Linear Regulator

Linear Regulator berfungsi untuk mengubah tegangan DC yang berfluktuasi menjadi konstan (stabil) dan biasanya menurunkan tegangan DC Input.

2.  AC Power Supply

AC Power Supply adalah Power Supply yang mengubah suatu taraf tegangan AC ke taraf tegangan lainnya. Contohnya AC Power Supply yang menurunkan tegangan AC 220V ke 110V untuk peralatan yang membutuhkan tegangan 110VAC. Atau sebaliknya dari tegangan AC 110V ke 220V.

3.  Switch-Mode Power Supply

Switch-Mode Power Supply (SMPS) adalah jenis Power Supply yang langsung menyearahkan (rectify) dan menyaring (filter) tegangan Input AC untuk mendapatkan tegangan DC. Tegangan DC tersebut kemudian di-switch ON dan OFF pada frekuensi tinggi dengan sirkuit frekuensi tinggi sehingga menghasilkan arus AC yang dapat melewati Transformator Frekuensi Tinggi.

4.  Programmable Power Supply

Programmable Power Supply adalah jenis power supply yang pengoperasiannya dapat dikendalikan oleh  Remote Control melalui antarmuka (interface) Input Analog maupun digital seperti RS232 dan GPIB.

5.  Uninterruptible Power Supply (UPS)

Uninterruptible Power Supply atau sering disebut dengan UPS adalah Power Supply yang memiliki 2 sumber listrik yaitu arus listrik yang langsung berasal dari tegangan input AC dan Baterai yang terdapat didalamnya. Saat listrik normal, tegangan Input akan secara simultan mengisi Baterai dan menyediakan arus listrik untuk beban (peralatan listrik). Tetapi jika terjadi kegagalan pada sumber tegangan AC seperti matinya listrik, maka Baterai akan mengambil alih untuk menyediakan Tegangan untuk peralatan listrik/elektronika yang bersangkutan.

6.  High Voltage Power Supply

High Voltage Power Supply adalah power supply yang dapat menghasilkan Tegangan tinggi hingga ratusan bahkan ribuan volt. High Voltage Power Supply biasanya digunakan pada mesin X-ray ataupun alat-alat yang memerlukan tegangan tinggi.

Cara Kerja Power Supply

Arus Listrik yang kita gunakan di rumah, kantor dan pabrik pada umumnya adalah dibangkitkan, dikirim dan didistribusikan ke tempat masing-masing dalam bentuk Arus Bolak-balik atau arus AC (Alternating Current). Hal ini dikarenakan pembangkitan dan pendistribusian arus Listrik melalui bentuk arus bolak-balik (AC) merupakan cara yang paling ekonomis  dibandingkan dalam bentuk arus searah atau arus DC (Direct Current).

Akan tetapi, peralatan elektronika yang kita gunakan sekarang ini sebagian besar membutuhkan arus DC dengan tegangan yang lebih rendah untuk pengoperasiannya. Oleh karena itu, hampir setiap peralatan Elektronika memiliki sebuah rangkaian yang berfungsi untuk melakukan konversi arus listrik dari arus AC menjadi arus DC dan juga untuk menyediakan tegangan yang sesuai dengan rangkaian Elektronika-nya.

Rangkaian yang mengubah arus listrik AC menjadi DC ini disebut dengan DC Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu daya DC.  DC Power Supply atau Catu Daya ini juga sering dikenal dengan nama “Adaptor”.

Sebuah DC Power Supply atau Adaptor  pada dasarnya memiliki 4 bagian utama agar dapat menghasilkan arus DC yang stabil. Keempat bagian utama tersebut diantaranya adalah Transformer, Rectifier, Filter dan Voltage Regulator.

Sebelum kita membahas lebih lanjut mengenai Prinsip Kerja DC Power Supply, sebaiknya kita mengetahui Blok-blok dasar yang membentuk sebuah DC Power Supply atau Pencatu daya ini. Dibawah ini adalah Diagram Blok DC Power Supply (Adaptor) pada umumnya.

Berikut ini adalah penjelasan singkat tentang prinsip kerja DC Power Supply (Adaptor) pada masing-masing blok berdasarkan Diagram blok diatas.

1.   Transformator (Transformer/Trafo)

Transformator (Transformer) atau disingkat dengan Trafo yang digunakan untuk DC Power supply adalah Transformer jenis Step-down yang berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik sesuai dengan kebutuhan komponen Elektronika yang terdapat pada rangkaian adaptor (DC Power Supply).

Transformator bekerja berdasarkan prinsip Induksi elektromagnetik yang terdiri dari 2 bagian utama yang berbentuk lilitan yaitu lilitan Primer dan lilitan Sekunder. Lilitan Primer merupakan Input dari pada Transformator sedangkan Output-nya adalah pada lilitan sekunder. Meskipun tegangan telah diturunkan, Output dari Transformator masih berbentuk arus bolak-balik (arus AC) yang harus diproses selanjutnya.

2.   Rectifier (Penyarah Gelombang)

Rectifier atau penyearah gelombang adalah rangkaian Elektronika dalam Power Supply (catu daya) yang berfungsi untuk mengubah gelombang AC menjadi gelombang DC setelah tegangannya diturunkan oleh Transformator Step down. Rangkaian Rectifier biasanya terdiri dari komponen Dioda. Terdapat 2 jenis rangkaian Rectifier dalam Power Supply yaitu “Half Wave Rectifier” yang hanya terdiri dari 1 komponen Dioda dan “Full Wave Rectifier” yang terdiri dari 2 atau 4 komponen dioda.

3.   Filter (Penyaring)

Dalam rangkaian Power supply (Adaptor), Filter digunakan untuk meratakan sinyal arus yang keluar dari Rectifier. Filter ini biasanya terdiri dari komponen Kapasitor (Kondensator) yang berjenis Elektrolit atau ELCO (Electrolyte Capacitor).

4.   Voltage Regulator (Pengatur Tegangan)

Untuk menghasilkan Tegangan dan Arus DC (arus searah) yang tetap dan stabil, diperlukan Voltage Regulator yang berfungsi untuk mengatur tegangan sehingga tegangan Output tidak dipengaruhi oleh suhu, arus beban dan juga tegangan input yang berasal Output Filter. Voltage Regulator pada umumnya terdiri dari Dioda Zener, Transistor atau IC (Integrated Circuit).

Pada DC Power Supply yang canggih, biasanya Voltage Regulator juga dilengkapi dengan Short Circuit Protection (perlindungan atas hubung singkat), Current Limiting (Pembatas Arus) ataupun Over Voltage Protection (perlindungan atas kelebihan tegangan).

Perbaikan dan Perawatan pada Power Supply

Terdiri atas:

Pencarian Kesalahan

Kesalahan  pada  perangkat  power  suplai  dapat  disebabkan  oleh perencanaan  yang  tidak  akurat  dan  kesalahan  disebabkan penggunaan  peralatan  yang  salah.  Pada  perencanaan menentukan  spesifikasi  peralatan  yang  digunakan  adalah merupakan  penentuan  daya  Power Supply.

Tabel 2. Pencarian Kesalahan pada power supply.

Cara Mengecek Kesalahan dan Memperbaiki pada Power Supply

Kerusakan yang sering terjadi ialah akibat beban berlebihan, tegangan masuk yang tidak stabil, sistem ground yang tidak baik, dan sebab-sebab lain. Gangguan paling fatal untuk untuk power supply ialah bila tidak mengeluarkan tegangan sama sekali, walaupun sudah di beri tegangan masuk sesuai dengan kebutuhan. Cara praktis untuk memperbaiki power supply dapat di lakukan sebagai berikut :

1.   Lepaskan kotak power supply dari cassing agar memudahkan memeriksa rangkaian elektronik dan lepaskan seluruh kabel dari alat-alat lain. Bukalah kotak power supply sambil memeriksa fisik komponen elektronik, barangkali ada yang terbakar dapat diketahui.

2.   Periksalah FUSE pada masukkan AC 220V dari sumber listrik luar, lepaskan FUSE tersebut dari soketnya dan ukur hubungan kawat pengamannya dengan ohm-meter pada posisi X1. Jarum ohm-meter harus menunjukkan nilai sekitar 0 ohm, yang berarti FUSE tersebut masih baik. Jika ohm-meter menunjukkan angka yang tak terhingga, berarti FUSE sudah putus, harus diganti baru. Jangan melakukan sambungan kawat pada FUSE yang sudah putus, karena batas arus lelehnya mungkin akan menjadi lebih besar dan akan menyebabkan kerusakan bagian lain.

3.   Jika FUSE baik atau sudah diganti baru tetapi masih juga tidak dapat mengeluarkan tegangan DC, maka lanjutkan dengan memeriksa transistor power switching 2SC3039 (dua buah) yang bertugas sebagai kendali catu daya secara PWM. Lepaskan dua transisitor 2SC3039 tersebut dari PCB dan lakukan pemeriksaan kondisi masing-masing dengan multimeter. Bila salah satu transistor rusak untuk menggantinya sebaiknya keduanya diganti dengan transistor baru, agar karakteristiknya terjamin dan simetris, ketidakseimbangan karateristik dua transistor ini menyebabkan gangguan stabilitas tegangan DC yang dikeluarkan power supply.

4.   Lepaskan diode brigde atau empat buah diode perata yang langsung meratakan arus listrik AC pada bagian masukkan, periksalah kondisi diode ini dengan multimeter. Kadang sering terjadi salah satu diode-nya bocor atau hubungan singkat, sehingga arus listrik AC ikut masuk ke rangkaian switching dan melumpuhkan power supply secara keseluruhan transistor power akan ikut rusak, terbakar.

5.   Periksa juga transistor pembangkit pulsa “power on reset”, juga kapasisitor dan resistor yang terdapat pada rangkaian basis transistor tersebut. Jika rangkaian transistor ini bekerja dengan baik, maka seluruh hasil regulasi tegangan DC akan di reset oleh pembangkit PWM dan akibatnya power supply tidak mengeluarkan DC sama sekali. Gantilah transistor baru jika dari pengetesan transistor POR ini ternyata rusak. Begitu juga apabila kapasitor di test akan kering, nilainya berubah, maka harus di ganti baru dengan nilai yang persis sama dengan sebelumnya.

6.   Periksalah seluruh solderan pada PCB Power Supply, lebih bagus lagi pastikan hubungannya di perbaiki dengan jalan di solder ulang dengan timah yang lebih lunak (encer, flux 60/40). Sehingga hubungan kabel atau kaki komponen yang mungkin longgar dapat di jamin bersambung kembali dan umumnya power supply akan dapat bekerja normal kembali.

7.   Komponen aktif yang pengetesannya tidak dapat di lakukan dengan multimeter adalah ICTL494 yang bertugas sebagai pembangkit PWM untuk mengendalikan transistor power switching bekerja. IC ini hanya di test dengan membandingkan terhadap IC yang normal pada power supply yang lain yang sejenis. Pergunakan soket IC yang dicurigai rusak dengan IC pembanding yang masih bagus.

8.   Bila proses pemeriksaan dan pergantian komponen yang rusak sudah dilakukan secara keseluruhan, maka cobalah power supply dihidupkan dengan memasang beban berupa disk drine saja. Periksalah apakah kipasnya berputar, ukur tegangan kabel yang berwarna kuning (+12), merah (+5), biru (-5), biru (-12), orange (POR) terhadap kabel warna hitam (ground). Bila parameter tegangan pada kabel-kabel tersebut sudah benar, matikan power supply dan gantilah bebannya.

Cara Merawat Power Supply

Terdiri atas:

1.   Meletakkan power supply pada lingkungan yang tidak keras.

2.   Menggunakan power supply sesuai dengan prosedur.

3.   Tidak menggunakan power supply terus menerus.

4.   Jangan menggunakan power supply lebih dari kemampuan.

5.   Lakukan pengecekan berkala pada komponen-komponen yang ada pada rangkaian power supply.

6.   Lakukan pengecekan berkala pada komponen-komponen yang ada pada rangkaian power supply.

7.   Pengecekan berkala ditujukan agar identifikasi kegagalan dapat diketahui lebih awal sebelum kegagalan yang lebih parah dan total.

8.   Pengecekan berkala ditujukan agar identifikasi kegagalan dapat diketahui lebih awal sebelum kegagalan yang lebih parah dan total.

9.   Perlakukan power supply dengan baik.