Cara menurunkan tegangan 5 volt menjadi 1,5 volt ada beberapa, di antaranya:
- Menggunakan pembagi tegangan resistor
- Menggunakan regulator seri
- Menggunakan regulator paralel / dioda zener
- Menggunakan DC to DC converter
- Menggunakan bi directional logic converter
Perlu diperjelas juga tujuan utama dari menurunkan tegangan tersebut.
Jika tegangan 1,5 volt dipakai sebagai supply, maka yang lebih penting adalah efisiensi dan kestabilan serta kemampuan arus. Solusi yang bagus untuk supply adalah regulator seri, regulator paralel dan DC to DC converter.
Jika tegangan 1,5 volt dipakai sebagai sinyal, maka yang lebih penting adalah kecepatan penjalaran (propagasi) sinyal. Solusi yang bagus untuk sinyal adalah pembagi tegangan resistor dan bidirectional logic converter.
Berikut ini ringkasan daftar kriteria rangkaian penurun tegangan:
- efisiensi energi: perbandingan antara energi masuk dan energi keluar.
- kompleksitas rangkaian: seberapa banyak komponen yang digunakan dan seberapa rumit rangkaiannya
- kecepatan propagasi sinyal: waktu antara sinyal masuk sampai sinyal keluar
- regulasi : pada beberapa rangkaian penurun tegangan, selain tegangan mesti diturunkan, diinginkan juga tegangan output stabil pada suatu nilai tertentu, tidak berubah-ubah walaupun tegangan input berubah, ataupun arus output berubah.
Pembagi Tegangan Resistor
Pembagi tegangan dengan resistor adalah salah satu rangkaian dasar resistor. Berikut ini contoh rangkaiannya; [sumber]
Nilai R1 dan R2 dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini:
- Vout: tegangan keluar dari pembagi tegangan
- Vin: tegangan masuk pembagi tegangan
- R1 dan R2: resistor pembagi tegangan
Metode ini sederhana dan murah, namun kelemahan utamanya adalah tegangan Vout tergantung arus yang keluar dari Vout. Jika arus cukup besar, tegangan Vout akan berubah. Cara ini hanya cocok untuk arus keluar yang kecil, misal untuk tegangan masukan digital dari sebuah mikroprosesor.
Penilaian
Berikut ini penilaian saya terhadap rangkaian ini:
- efisiensi energi: rendah karena banyak energi terbuang di resistor
- kompleksitas rangkaian: sederhana, hanya 2 buah resistor.
- kecepatan propagasi sinyal: sangat cepat, tidak ada kapasitor maupun induktor di dalamnya.
- regulasi: buruk, tegangan output sangat tergantung tegangan masuk dan arus keluar.
Referensi
- https://learn.sparkfun.com/tutorials/voltage-dividers/all
- https://en.wikipedia.org/wiki/Voltage_divider
Regulator Seri
Jika arus yang diperlukan agak besar, perlu rangkaian aktif seperti regulator seri berikut ini.
Ada banyak macam komponen regulator seri, namun LM317 ini cukup bagus karena tegangan outputnya dapat diatur dengan cara mengatur nilai resistornya, serta tegangan keluarnya dapat mencapai 1,25 volt.
Contoh regulator seri yang dapat memberikan tegangan kecil adalah LM317, menurut datasheetnya Vout dari LM317 adalah 1,25 volt
Regulator seri bagus sebagai power supply untuk arus kecil. Penurunan tegangan dilakukan dengan membuangnya sebagai panas, sehingga teknik ini kuran efisien. Jika ingin konversi energi yang lebih efisien, perlu menggunakan DC to DC converter.
Penilaian
Berikut ini penilaian saya terhadap rangkaian ini:
- efisiensi energi: rendah karena banyak energi terbuang di transistor
- kompleksitas rangkaian: menengah
- kecepatan propagasi sinyal: lambat, tegangan output praktis tidak dipengaruhi input.
- regulasi: baik
Referensi
Regulator Paralel Dengan Dioda Zener
Regulator paralel menggunakan dioda zener yang dipasang secara terbalik. Fitur yang dipakai adalah tegangan breakdown dioda zener yang konstan.
Hanya saja sulit mencari dioda zener dengan tegangan 1,5 volt. Umumnya dioda zener tersedia dengan tegangan breakdown mulai dari 1,8 volt.
Contoh dioda zener dengan tegangan 1,8 volt adalah TZS4678 [sumber]
Dioda biasa mempunyai tegangan maju yang relatif konstan, namun kurang baik dipakai karena tegangan maju pada dioda sangat terpengaruh arus pada dioda tersebut. Jika arus berubah, maka tegangan berubah, sehingga dapat mengacaukan rangkaian yang membutuhkan tegangan konstan.
Penilaian
Berikut ini penilaian saya terhadap rangkaian ini:
- efisiensi energi: rendah karena banyak energi terbuang di resistor & zener
- kompleksitas rangkaian: menengah
- kecepatan propagasi sinyal: lambat, tegangan output praktis tidak dipengaruhi input.
- regulasi: baik
Referensi:
- https://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_7.html
- https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ds18007.pdf
- https://www.vishay.com/docs/85613/tzs4678.pdf
- https://en.wikipedia.org/wiki/Zener_diode
DC to DC Converter
DC to DC converter dapat mengubah tegangan DC tanpa membuangnya sebagai panas, sehingga teknik ini lebih efisien dibandingkan regulator seri maupun regulator paralel.
Regulator yang mengubah tegangan menjadi lebih kecil adalah ‘Buck Converter’. [sumber]
Rangkaian Buck converter ini jika dibuat sendiri cukup rumit, saat ini lebih mudah membeli modul yang sudah jadi. Modul buck converter tersedia dalam berbagai variasi: rentang tegangan masuk, rentang tegangan keluar, arus maksimum, ada yang tegangan keluar sudah tetap, ada yang tegangan keluar dapat diubah-ubah.
Buck converter ini di toko online rata-rata disebut sebagai ‘step down’ converter.
Penilaian
Berikut ini penilaian saya terhadap rangkaian ini:
- efisiensi energi: tinggi, dapat mencapai 90% atau lebih.
- kompleksitas rangkaian: kompleks
- kecepatan propagasi sinyal: lambat, tegangan output praktis tidak dipengaruhi input.
- regulasi: baik
Referensi
Bidirectional Logic Converter
Penilaian
Berikut ini penilaian saya terhadap rangkaian ini:
- efisiensi energi: rendah
- kompleksitas rangkaian: menengah
- kecepatan propagasi sinyal: tinggi
- regulasi: baik.