Bagaimana Menurunkan Tegangan?

Beberapa thread pertanyaan muncul beberapa waktu lalu di kalangan pecinta elektronika, bagaimana sih menurunkan tegangan dari sekian volt ke sekian volt. Sebetulnya banyak trik yang bisa dipakai untuk menurunkan tegangan. Menurunkan kalau hanya sekedar menurunkan saja bisa, bahkan hanya bermodal komponen resistor saja sudah bisa membuatnya. Atau dengan sebuah diode saja bisa menurunkan 0,3-0,7 volt. Di beberapa blog sudah beredar beberapa desain, atau bahkan bisa membuka buku-buku teori dasar elektronika lama sudah di paparkan dengan jelas. Permasalahannya sekarang banyak dari kita yang menginginkan ilmu instant yang siap pakai dan kurang begitu menganggap penting buku. Padahal sebelum ada media sosial seperti sekarang, buku menjadi hal yang penting. Sebelum lanjut ke skema, maka kita ketahui terlebih dahulu kebutuhan kita. Kita menurunkan tegangan ke berapa volt, dan arus yang dibutuhkan?
Ada beberapa trik sederhana dalam memanajemen arus dan tegangan.

1. Rangkaian Pembagi Tegangan
Prinsip ini banyak dipakai di rangkaian-rangkaian kendali elektronik sederhana. Memanfaatkan tegangan drop untuk menghasilkan tegangan yang diinginkan.
Desain rangkaian pembagi tegangan :

Output diukur antara perpotongan resistor dengan grounding (sebetulnya juga bisa antara output dengan Vcc:perhitungan dan rumus lain). Jika rangkaian di atas dihubungkan dengan sumber tegangan 12V maka perhitungan outputnya adalah :

2. Voltage drop zener/tegangan tembus/reverse zener

Dengan menggunakan keunggulan diode zener tersebut kita juga bisa memperoleh tegangan yang kita butuhkan. Bahan yang dibutuhkan cukup sederhana, hanya sebuah resistor sebagai pemikul beban dan dioda zener sebagai regulasinya.

Dalam gambar di atas (tidak benar, secara penerapan karena tegangan 12V dan zener yang dipakai 1N4744 atau 15V). Secara prinsip bahwa tegangan yang masuk akan dipikul oleh resistor sebagai pembatas arus kerja zener (pelindung). Apabila zener mendapatkan tegangan yang melebihi breakdown zener maka tegangan akan dibuang ke massa/ground, dengan catatan arus kerja tidak melebihi arus kerja zener. Jika melebihi maka zener akan short. Dengan memasang zener sesuai dengan tegangan yang diinginkan maka output bisa diregulasi.

3. Memanfaatkan transistor sebagai pengatur arus dan tegangan

Transistor memiliki keunggulan bisa menguatkan arus dan tegangan dengan bantuan beberapa komponen di ataranya resistor, zener, kapasitor.

Rangkaian transistor di atas memanfaatkan kerja transistor, R1k sebagai pemberi bias transistor agar bekerja sekaligus sebagai pembatas arus bias transistor. Semakin kecil nilai resistor akan semakin besar arus bias yang mengalir ke transistor dan arus outputnya akan semakin besar pula. Zener berfungsi sebagai regulasi tegangan outputnya, jika tegangan basis melebihi nilai 1N4744 (15V) maka akan dibuang ke massa. Agar lebih stabil maka diberi kapasitor basis.

4. Memanfaatkan chip siap pakai

Chip siap pakai seperti 78xx/79xx series bisa dimanfaatkan. Penggunaanya juga cukup mudah karena bersifat plug n play sesuai data teknisnya.

Karena data teknisnya chip ini hanya mampu mengeluarkan arus maksimal 1A maka perlu trik lain jika membutuhkan arus yang lebih. Nanti akan dibahas lain waktu.

Catatan:

Semua desain diatas harus memperhatikan rating daya resistansinya untuk bekerja dengan arus yang lebih kuat. Filter kapasitor perlu di pasang di bagian input atau output tegangan, karena saya belum memasang pada skema. Untuk nilai tegangan lainnya bisa mengatur nilai diode zener sesuai dengan kebutuhan. Untuk PSU jenis simetris bisa menggunakan skema sama untuk masing-masing rail.