Perbedaan Antara Regulator Tegangan Paralel dan Seri

Regulator tegangan linear terutama dibagi menjadi dua jenis: regulator tegangan shunt dan regulator tegangan seri. Perbedaan utama antara keduanya terletak pada koneksi elemen kontrol: dalam regulator tegangan shunt, elemen kontrol dihubungkan paralel dengan beban; sedangkan dalam regulator tegangan seri, elemen kontrol dihubungkan seri dengan beban. Kedua jenis rangkaian regulator tegangan ini bekerja berdasarkan prinsip yang berbeda dan memiliki kelebihan serta kekurangan masing-masing, yang akan dibahas dalam artikel ini.

Apa itu Regulator Tegangan?

Regulator tegangan adalah perangkat yang menjaga tegangan output tetap konstan meskipun ada variasi arus beban atau tegangan input. Ini merupakan komponen penting dalam rangkaian listrik dan elektronik, karena memastikan bahwa tegangan DC output tetap dalam rentang yang ditentukan, tidak terpengaruh oleh fluktuasi tegangan input atau arus beban.

Secara esensial, tegangan DC supply yang tidak diatur diubah menjadi tegangan DC output yang diatur, di mana tegangan output tidak menunjukkan variasi yang signifikan. Perlu dicatat bahwa elemen kontrol adalah komponen inti dari rangkaian, dan penempatannya berbeda antara kedua jenis regulator tersebut.

Definisi Regulator Tegangan Shunt

Gambar di bawah ini menunjukkan regulator tegangan shunt:

Seperti yang jelas dari gambar di atas, elemen kontrol dihubungkan paralel dengan beban—oleh karena itu disebut "regulator tegangan shunt."

Dalam pengaturan ini, tegangan input yang tidak diatur mensuplai arus ke beban, sementara sebagian arus mengalir melalui elemen kontrol (yang berada dalam cabang paralel dengan beban). Distribusi ini membantu menjaga tegangan yang stabil di seberang beban. Ketika tegangan beban berfluktuasi, sirkuit sampling mengirim sinyal umpan balik ke komparator. Komparator kemudian membandingkan sinyal umpan balik ini dengan input referensi; perbedaan hasilnya menentukan seberapa banyak arus yang harus mengalir melalui elemen kontrol untuk menjaga tegangan beban tetap konstan.

Definisi Regulator Tegangan Seri

Gambar di bawah ini menunjukkan regulator tegangan seri:

Dalam jenis regulator tegangan ini, elemen kontrol dihubungkan seri dengan beban, oleh karena itu disebut "regulator tegangan seri."

Dalam regulator tegangan seri, elemen kontrol bertanggung jawab untuk mengatur bagian dari tegangan input yang mencapai ujung output, berfungsi sebagai komponen pengatur antara tegangan input yang tidak diatur dan tegangan output. Sama seperti regulator shunt, sebagian sinyal output di sini juga diberi umpan balik ke komparator melalui sirkuit sampling, di mana komparator membandingkan sinyal input referensi dengan sinyal umpan balik.

Kemudian, sinyal kontrol dihasilkan berdasarkan hasil output komparator dan dikirim ke elemen kontrol, yang kemudian mengatur tegangan beban sesuai.

Perbedaan Utama Antara Regulator Tegangan Shunt dan Seri

• Koneksi Elemen Kontrol: Perbedaan utama terletak pada penempatan elemen kontrol: dalam regulator shunt, elemen kontrol dihubungkan paralel dengan beban; dalam regulator seri, elemen kontrol dihubungkan seri dengan beban.

• Karakteristik Aliran Arus: Dalam regulator shunt, hanya sebagian kecil dari total arus yang mengalir melalui elemen kontrol untuk menjaga tegangan DC output yang stabil. Sebaliknya, regulator seri memungkinkan seluruh arus beban melewati elemen kontrol.

• Kinerja Regulasi: Regulator tegangan seri memberikan akurasi regulasi yang lebih baik dibandingkan regulator tegangan shunt.

• Mekanisme Kompensasi: Untuk menjaga tegangan beban tetap konstan, regulator shunt menyesuaikan arus melalui elemen kontrol. Sedangkan regulator seri, mengubah tegangan di seberang elemen kontrol untuk mengkompensasi fluktuasi tegangan output.

• Efisiensi Bergantung: Efisiensi regulator shunt bergantung pada arus beban, membuatnya tidak cocok untuk kondisi beban yang bervariasi. Sebaliknya, efisiensi regulator seri bergantung pada tegangan output.

• Kompleksitas Desain: Regulator tegangan shunt lebih sederhana untuk didesain dibandingkan regulator tegangan seri.

• Rentang Operasi Tegangan: Regulator shunt terbatas pada operasi tegangan tetap, sementara regulator seri cocok untuk aplikasi tegangan tetap maupun variabel.

• Rating Elemen Kontrol: Dalam konfigurasi shunt, elemen kontrol adalah komponen rendah arus, tinggi tegangan (karena hanya sebagian kecil arus beban dialihkan melaluinya). Dalam konfigurasi seri, elemen kontrol adalah komponen rendah tegangan, tinggi arus (karena seluruh arus beban melewati elemen kontrol).

Kesimpulan

Secara keseluruhan, baik regulator tegangan shunt maupun seri melayani tujuan utama regulasi tegangan, namun penempatan elemen kontrol dalam rangkaian masing-masing menghasilkan mekanisme operasional yang berbeda. Perbedaan mereka dalam koneksi, penanganan arus, kinerja regulasi, dan skenario aplikasi membuat masing-masing cocok untuk kasus penggunaan tertentu, seperti yang telah dianalisis sebelumnya.