Membuat Rangkaian Catu Daya Tegangan Tinggi DC (High Voltage DC Regulator)

Dalam perkembangan sistem elektronika, HVDC atau yang lebih sering dikenal dengan Catu Daya Tegangan Tinggi DC belakangan menjadi lebih sering digunakan. Untuk kalangan peneliti, HVDC bisa digunakan untuk mencatu detektor nuklir agar dapat terjadi ionisasi, yang pada akhirnya dapat mendeteksi dan mengukur besarnya zarah radiasi nuklir. Penerapan yang paling umum dalam kehidupan sehari-hari terdapat pada raket pembasmi nyamuk. Tegangan yang berasal dari battery 5 volt digandakan berpuluh bahkan beratus kali lipat sampai dapat menghasilkan keluaran 1500-2000 Volt DC. Jangan heran, bila serangga seperti nyamuk dapat langsung terpanggang diatas raket. :D

Lalu, apakah ini juga berbahaya bagi manusia ? Jawabannya adalah tidak ! Mungkin anda hanya akan terkejut. Pelipatan yang terjadi dalam rangkaian HVDC ini hanya terbatas pada pelipatan tegangan, tidak untuk arus. Arus yang dihasilkan dalam rangkaian HVDC cenderung kecil, bahkan mengalami penurunan dibanding arus masukan. Hal ini tentunya telah disesuaikan dengan penggunaannya pada detektor nuklir atau pada raket nyamuk yang cukup membutuhkan arus yang kecil. Oke, sebelum anda mencoba membuatnya, ada baiknya anda mengetahui terlebih dahulu prinsip kerja HVDC berikut :

Blok diagram catu daya tegangan tinggi DC, seperti ditunjukkan pada Gambar berikut :

Untuk mendapatkan tegangan tinggi diperoleh dengan cara DC to DC converter dari 5 volt DC menjadi 1000 volt DC. Dalam pengunaanya, seperti untuk mencatu tegangan kerja detektor nuklir, keluaran dari HVDC harus bersifat variabel atau dapat diatur. Sedangkan untuk penggunaan pada raket nyamuk, besarnya keluaran selalu tetap. Pengaturan tegangan keluaran HVDC (0-1000 volt) ini dapat dilakukan dengan mengatur besarnya tegangan referensi (0-5 volt).

Rangkaian DC to DC converter terdiri dari osilator gelombang kotak, trafo penaik tegangan/step up dan dioda penyearah. Prinsip kerjanya osilator gelombang kotak membangkitkan 2 pulsa gelombang kotak dengan polaritas berbeda 180° selanjutnya masuk ke penguat push pull untuk dikuatkan tinggi pulsanya dan kemudian kedua pulsa dengan polaritas berbeda 180° tersebut diumpankan ke tap tepi trafo step up lilitan primer, sementara tegangan referensi dimasukkan ke tap tengah trafo lilitan primer dengan tegangan yang dapat diatur. Kemudian pada output trafo/lilitan sekunder akan keluar tegangan tinggi yang masih merupakan gelombang AC untuk selanjutnya disearahkan dengan dioda penyearah dan difilter tegangan riaknya. Maka akan keluar tegangan tinggi yang dapat diatur dari 0 sampai 1000 volt.

Dari gambar di atas, masukan tegangan referensi yang dapat diatur 0-4 volt akan mengalir melewati LED. LED berfungsi sebagai indikator apabila ada tegangan yang melewatinya, sehingga pada saat rangkaian tegangan tinggi dihubungkan dengan sumber tegangan maka LED akan menyala. Transistor sebagai sebagai osilator bekerja seperti saklar yang akan membuka dan menutup agar terbentuk tegangan bolak-balik dan dihubungkan pada tap tengah trafo. Tegangan keluaran dari resistor 220 ohm melewati transformator jenis step up sehingga tegangannya naik. Untuk mendapatkan tegangan kerja bagi detektor sekitar 600 - 1000 Volt, maka tegangan tersebut perlu dinaikkan lagi. Rangkaian pelipat tegangan akan melipatkan tegangan yang melewatinya. Rangkaian yang terdiri dari kapasitor dan dioda yang di paralel tersebut akan melipatkan tegangan hingga tegangan keluaran menjadi 1040 Volt. Pemasangan rangkaian dioda zener 56 volt sebanyak 20 buah yang disusun seri bertujuan sebagai buffer dari tegangan keluaran agar ketika dipasang beban detektor tegangan keluaran dari catu daya tegangan tinggi DC tidak mengalami penurunan tegangan.

Tweet