Implementasi Led dalam Elektronika

Ahmad Sholeh, S.Pd

LED (Light Emitting Diode)

Light Emitting Diode atau sering di sebut LED, adalah jenis khusus dari dioda, jika diberikan arus dengan bias maju maka LED akan merubah energi listrik menjadi cahaya. LED Terbuat dari lapisan yang sangat tipis dari campuran bahan semikonduktor. konstruksi LED berbeda dengan dioda sinyal biasa, LED dikelilingi oleh lapisan transaparan plastik keras resin epoxy hemispherical berbentuk shell. dibuat berbentuk kubah agar terjadi fokus keatas sehingga cahaya led akan lebih terang jika dilihat dari atas.

Namun tidak semua led berbentuk kubah tetapi ada juga yang berbentuk kotak persegi panjang atau silinder dengan permukaan atas yang rata. semua led memiliki terminal Anoda dan Kathoda, jika dilihat dari dalam led maka Anoda memiliki model plat datar dan lebih panjang dibanding Katoda yang lebih pendek.

berbeda dengan jenis lampu pijar atau lampu penghasil cahaya lainnya yang bersifat menimbulkan panas saat merubah energi listrik ke cahaya, sedangkan LED adalah perangkat solid state yang tidak menimbulkan panas ketika merubah energi listrik ke cahaya sehingga LED memiliki umur lebih panjang.

LED terbuat dari campuran senyawa semikonduktor eksotis seperti Galium Arsenat (GaAs), Gallium phosphide (GaP), Gallium arsenat phosphide (GaAsP), Silicon Carbide (SiC) atau Indium Gallium Nitrida (GaInN) semua dicampur bersama-sama pada rasio yang berbeda untuk menghasilkan panjang gelombang yang berbeda warna.

Dibawah ini adalah tabel warna yang dihasilkan oleh material semikonduktor pada LED :

Dapat dilihat dari tabel diatas maka sebenarnya warna yang dihasilkan dari LED ditentukan oleh panjang gelombang cahaya yang dipancarkan, yang dihasilkan dari campuran bahan senyawa semikonduktor yang digunakan dalam membentuk PN junction. oleh karena itu warna yang ada pada bodi LED bukan yang menentukan warna meskipun sedikit membantu meningkatkan cahaya LED, tetapi hanya untuk menunjukan warna led tersebut ketika keadaan tidak dialiri listrik. 

Dilihat dari tabel diatas sebenarnya bahan utama yang dipakai untuk terminal tipe "P" adalah dari Galium (Ga) dan untuk bahan utama untuk terminal tipe "N" adalah Arsenic (As), sehingga campuran kedua material tersebut menghasilkan senyawa Galium Arsenide (GaAs), dan menghasilkan warna cahaya inframerah radiasi rendah (850nm-940nm), warna ini sering diaplikasikan untuk remote kontrol. dan tidak bisa dijadikan lampu cahaya karena tidak dapat dilihat oleh mata. Untuk itu dengan menambahkan molekul Fosfor (P) sebagai campuran ketiga akan menghasilkan senyawa Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) dan panjang gelombang yang dihasilkan akan menjadi dibawah 680nm dan menghasilkan warna merah yang dapat dilihat oleh mata. 

Warna kuning sawo dihasilkan dengan merubah takaran dari campuran (GaAsP).warna hijau dihasilkan dari campuran bahan Alumunium (Al), Gallium (Ga) dan Pospor (P)sehingga menjadi senyawa Alumunium Gallium Pospide (AlGaP). Warna biru adalah campuran senyawa Silikon (Si) dan Karbon (C) dan menghasilkan senyawa Silicon Carbide (SiC).

Dari penjelasan diatas maka dengan mencampur dua atau lebih bahan semikonduktor dengan komposisi yang berbeda maka akan dihasilkan panjang gelombang dan warna yang berbeda-beda. 
  

Rangkaian Seri Resistor Pembatas Arus LED

Arus yang diperlukan untuk sebuah LED sangat kecil sekitar 10 sampai 20mA, maka untuk membatasi arus yang mengalir ke LED kita harus memasang sebuah resistor penahan arus secara seri dan untuk menghitung nilai resistor yang diperlukan dalam rangkaian seri LED dan Resistor adalah dapat dilihat seperti gambar dibawah ini: 

dimana :

R = Resistor (ohm)

Vs = Tegangan Supply (Volt)

VLed = Drop Tegangan LED (Volt)

ILed = Arus LED (Ampere)

Contoh Soal :

Sebuah rangkaian seri resistor LED dialiri tegangan 12V, dengan drop tegangan pada LED 1,2V. Jika arus LED 20mA, Hitunglah nilai resistor penahan arus?

Penyelesaian :

R = (Vs - Vled) / Iled = (12 - 1,2) / 20mA  = 10,8 / 0,02  = 540Ω

Rangkaian Driver LED

LED bisa dikendalikan oleh komponen aktip seperti IC TTL atau CMOS, dan Juga Transistor. Arus drive keluaran dari IC adalah mencapai maksimum 50mA, sehingga diperlukan resistor pembatas arus dalam rangkaian sebagai berikut :

 
Transistor sebagai driver led dapat dilihat seperti gambar dibawah ini:

Jika diperlukan arus yang lebih besar untuk mendrive rangkaian seri atau paralel beberapa LED, maka kita dapat merubah tipe transistor dengan spesifikasi arus yang lebih tinggi.

Drop tegangan rangakaian LED seri adalah dijumlahkan (VLed 1 + VLed2 + VLed3 ...dst), dan nilai arus LED nya sama. sedangan tegangan drop rangkaian paralel adalah sama dan kebutuhan arus dijumlahkan dari setiap arus LED (ILed1 + ILed2 + ILed3....dst).

Dioda Sebagai Penyearah

Oleh : AHMAD SHOLEH, S.Pd

Arus sinyal AC yang berbentuk sinusiodal yang dilewatkan melalui sebuah dioda akan disearahkan menghasilkan sinyal positif saja atau sinyal negatif saja yang dinamakan sinyal DC bergelombang. Sinyal AC yang dihasilkan dari sebuah dioda hanya setengahnya saja tergantung dari arah dioda yang dipasang, jika sinyal input AC masuk pada kaki anoda maka sinyal keluaran dari katoda hanya bagian positifnya saja begitu juga sebaliknya, sehingga jika dibutuhkan sinyal output penuh diperlukan dua buah dioda yang diberi input dari dua sinyal AC yang berbeda phasa 180⁰.  Itulah prinsip dasar dari rangkaian dioda penyearah (rectifier).

Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier)

Penjelasan dari contoh gambar diatas adalah penyearahan sinyal AC menjadi sinyal setengah gelombang. Karena bagian positif anoda pada dioda dijadikan sebagai inputnya maka hanya sinyal AC bagian positifnya saja yang akan dilewatkan oleh dioda, sedangkan bagian negatifnya akan ditahan. Istilah untuk gambar diatas adalah rangkaian penyearah setengan gelombang atau dalam bahasa asing dinamakan Half Wave Rectifier.

Tegangan output dari sebuah dioda penyearah dapat dihitung dapat diketahui Nilainya dengan menggunbakan rumus Vmax x 0,318 atau Vrms x0,45, bentuk persamaan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut :

Dimana Vmax adalah nilai maksimum dari puncak tegangan dan Vrms adalah rata-rata tegangan DC yang dihasilkan. Karena tegangan yang disearahkan hanya setengan gelombang (50% dari teganagan sinusoidalnya), maka tegangan Vmax adalah sama dengan tegangan input dikurangi tegangan drop dioda kemudian dikalikan 50%. Dan VRMS (Root Mean Sequared) adalah rata-rata tegangan DC dari magnitude tegangan AC sinusoidal , nilai tegangan RMS adalah 0,707 x tegangan puncak maksimum (Vmax. Persamaan umum dari pernyataan tersebut saya contohkan soal berikut ini :

CONTOH SOAL

Rangkaian penyearah setengah gelombang yang dibuat dari dioda silikon di berikan tegangan input sebesar 48V. diberikan tahanan beban (R) sebesar 10ohm, hitunglah nilai tegangan DCnya (VDC) dan arus DCnya (IDC) dan daya yang mengalir pada beban (R) outputnya.

Penyelesaian :   

Vmax = (Vin - 0,7) x 50% = (48 - 0,7) x 50% = 23,3V

Vrms = Vmax x 0,7071 = 23,3 x 0,7071 = 16,475V

persamaan lain untuk Vmax jika Vrms diketahui:

Vmax = Vrms x 1,414 = 16,475 x 1,414 = 23,3V

Vdc = Vrms x 0,45 = 16,475 x 0,45 = 7,4V

atau

Vdc = Vmax x 0,318 = 23,3 x 0,318 = 7,4V

Idc = Vdc/R = 7,4/10 = 0,74A

P = I x V = 0,74 x 7,4 = 5,476W
atau
P = I² x R = 0,74² x 10 = 5,476W

Kelemahan rangkaian dioda penyearah setengah gelombang hanya dapat diaplikasikan untuk daya rendah. Hal ini karena daya yang dihasilkan hanya setengah dari daya input.

Penyearah Gelombang Penuh (Full Wave Rectifier)

diperlukan dua buah dioda untuk membuat rangkaian dioda penyearah gelombang penuh, seperti contoh diatas setengan gelombang bagian positif akan dihasilkan oleh setiap dioda, sehingga tegangan outputnya adalah 100% yaitu gabungan penjumlahan setengah phasa positipnya, sehingga rata-rata tegangan keluaran DC yang mengalir pada resistor beban adalah dua kali lipat dari rangkaian penyearah tunggal atau menjadi 0,637 x Vmax. Sehingga diperoleh persamaan dasar sebagai beikut :

Vdc = (2xVmax) / π   =  0,637 x Vmax  = 0,9 x Vrms

Dimana; Vmax adalah nilai puncak dari satu dioda penyearah.

Penyearah Bridge Gelombang Penuh (Bridge Rectifier)

Jika dibutuhkan tegangan positif dan juga sinyal negatif dengan sinyal penuh, maka diperlukan rangkaian penyearah dengan 4 buah dioda yang saling terhubung secara tertutup. Rangkaian tersebut dikenali dengan nama dioda dengan sistem jembatan atau sering disebut dioda bridge. Rangkain jenis ini sangat berguna untuk pemakain pada jenis trafo yang tidak ada Center Tape (CT). Perhatikan gambar dibawah ini:

Tegangan output dari rangkaian Bridge ini adalah tegangan positif dan tegangan negatif, dimana pada contoh rangkaian diatas tegangan positif (+) diperoleh dari dioda D1 dan D2 dan tegangan negatif (-) dihasilkan oleh dioda D3 dan D4 dengan sistem penyearahan gelombang penuh.

D1 dan D2 akan melewatkan gelombang arus positifnya karena posisi diodanya forward bias (arus maju), sedangkan D3 dan D4 hanya akan melewatkan gelombang arus negatifnya saja karena posisi dioda tersebut reverse bias.

Frekuensi output pada rangkaian penyearah Bridge adalah 2x frekuensi input, contoh jika frekeunsi dari trafo sebesar 50Hz maka frekuensi output adalah 100Hz, tetapi jika menggunakan trafo CT besarnya frekuensi dari masing masih phasa terhadap CT adalah sama seperti frekuensi input.

Filter Kapasitor Pada Power Supply

Filter Kapasitor

Seperti yang telah kita ketahui bentuk Tegangan DC murni adalah rata tanpa ripple, tetapi untuk power supply dengan input transformator (trafo), sinyal DC  yang dihasilkan oleh rangkaian dioda penyearah masih berbentuk ripple yang sangat besar. Untuk mendapatkan sinyal tegangan DC yang rata (low ripple), maka perlu dipasang kapasitor sebagai filter (smoothing) sehingga ripple tegangan yang dihasilkan akan sangat kecil sekali mendekati sinyal DC murni.Kapasitor yang umum digunakan sebagai filter ripple adalah jenis Elektrolit Kondensator (ELKO).

Ada dua hal Penting yang harus diperhatikan saat memilih kapasitor yang akan digunakan sebagai filter yaitu tegangan kerja yang harus lebih tinggi dari tegangan supply dan nilai kapasitansi yang menentukan besar ripple yang dihasilkan pada tegangan DC.Semakin kecil nilai kapasitansi maka tidak terlalu berpengaruh terhadap perubahan ripple DC yang dihasilkan, dan sebaliknya semakiin besar nilai kapasitansi maka ripple DC akan semakin halus mendekati DC murni.

Besarnya ripple tegangan DC yang dihasilkan dari sebuah rangkaian power supply trafo ditentukan oleh besarnya nilai filter kapasitor, arus beban dan frekuensi, sehingga untuk menghitung nilai kapasitor dapat digunakan persamaan seperti dibawah ini:

Vripple = Iload/(FxC)

dimana : V = tegangan ripple, I = arus beban, F = Frekuensi dan C = nilai kapasitansi

Besarnya nilai frekuensi untuk rangkaian penyearah gelembong penuh adalah sama dengan frekeunsi input dari trafo 50Hz atau 60Hz, dan untuk penyearah dioda bridge adalah dua kali lipat frekuensi input 100Hz (untuk frekuensi input 50Hz) atau 120Hz (untuk frekuensi input 60Hz).

Untuk mendapatkan ripple tegangan DC yang sangat halus dan sangat mendekati murni, dapat dipakai rangkaian filter π (filter pi) atau low-pass filter yang terdiri dari 2 buah kapasitor nilai yang sama dan sebuah induktor (lilitan) yang dipasang diantara kapasitor.

Resistor dalam Elektronika

Besar arus dan tegangan pada sebuah rangkaian elektronika disesuaikan dengan kebutuhan setiap komponen pada setiap blok rangkaian, jangan sampai melebihi batas maksimalnya karena akan mempengaruhi kerja dari sebuah blok rangkaian seperti cacat sinyal atau bisa mengakibatkan kerusakan komponen, dan juga jangan terlalu rendah karena kemungkinan rangkaian tidak bekerja optimal atau menghasilkan cacat sinyal. Untuk mengatasi masalah tersebut diperlukan komponen yang mampu mengatur kebutuhan arus dan tegangan pada rangkaian, dan komponen tersebut adalah Resistor (R).

Resistor atau tahanan memiliki satuan nilai Ohm (Ω), sehingga ditemukanlah sebuah rumus yang dikenal dengan hukun Ohm (Ohm Law) untuk menghitung besar arus dan tegangan yang dihasilkan dari sebuah rangkaian resistor. Nilai resistor tersedia mulai dari ukuran terkecil 0,1Ω sampai ukuran terbesar dengan satuan MegaOhm (Jutaan Ohm).

Resistor

Arus yang mengalir dapat dibatasi dengan resistor, contohnya pada resistor pembatas arus pada LED, Transistor atau komponen semikonduktor lainya yang rentan rusak akibat arus yang terlalu besar. Dan untuk mengatur besar tegangan contohnya pada rangkaian resistor pembagi tegangan atau  dikenal dengan Voltage Divider Resistor, atau pada pull down - pull up resistor input atau output IC digital (TTL)

Penjelasan diatas merupakan fungsi resistor sendiri terhadap arus dan tegangan, tetapi jika resistor dirangkai dengan komponen kapasitor dan induktor maka akan memiliki fungsi lain yaitu sebagai filter frekuensi.

Model dan Simbol Resistor

Model resistor ada dua, selain resistor yang memiliki nilai tetap, ada juga resistor yang nilainya bisa berubah secara manual seperti potensiometer dan nilainya berubah karena efek sensor seperti pada LDR yang nilainya resistansinya akan berubah karena intensistas cahaya yang mengenainya. Tetapi mereka tetap memiliki batas maksimum nilai resistansinya.

Kode yang dipakai sebagai standar internasional untuk komponen resistor adalah "R", dan ada dua simbol resistor yang digunakan pada skema rangkaian elektronika yaitu model kotak dan zig-zag. Berikut ini tabel simbol reistor dan beberapa contoh gambar model resistor.

Jenis dan Simbol Resistor

• LDR

Cahaya terang, redup atau gelap dapat merubah nilai resistansi sebuah LDR (Light Dependent Resistor). Bagian utama dari komponen ini adalah sensor photo resistif yang berfungsi menangkap intensitas cahaya sebuah LDR. Nilai resitansi akan semakin besar mencapai 10MΩ ketika cahaya yang mengenai LDR semakin gelap dan sebaliknya semakinterangnya cahaya yang mengenai LDR akan mengecil sampai sekitar 100Ω. Dengan kata lain sensor cahaya adalah sebutan yang paling dikenal untuk LDR.

• Thermistor (PTC / NTC)

Sensor suhu adalah sebutan yang populer untuk komponen Thermistor (Thermal Resistor), karena fungsinya komponen ini terbagi dua jenis yaitu PTC (Positive Temperature Coefficient) dan NTC (Negative Temperature Coefficient). semakin memanas suhu maka akan nilai resistansi akan membesar ini sifat yang dimiliki oleh PTC, dan menurunya nilai resistansi seiring mamanasnya suhu adalah sifat dari NTC.

Jenis dan Karakteristik Resistor

Untuk mengurangi masalah pada suatu rangkaian yang memerlukan akurasi tinggi, maka perlu diperhatikan resistor yang akan digunakan. Karakteristik setiap jenis resistor berbeda-beda, seperti rating tegangan dan arusnya, stabilitasnya, rating temperaturnya, dll. tetapi pada dasarnya yang membedakan jenis dari resistor adalah bahan dasar pembuatannya. Dibawah ini saya coba jelaskan karakteristik dari beberapa jenis bahan resistor sebagai berikut:

1.Resistor Karbon.

Resistor Karbon

Bahan dasar resistor karbon adalah serbuk karbon bertimbal yang dikomposisikan dengan keramik dan dikemas secara padat. Bersifat non induktif, batas daya mulai dari 1/4w sampai 2w, dan toleransi yang dimiliki mulai dari 5 s/d 20%, pada awal diproduksi resistor karbon memiliki nilai terkecil 1Ω dan nilai terbesar yang tersedia dipasaran adalah sampai 22MΩ, tetapi sayang sekarang hanya tersedia beberapa nilai saja. kelebihan reisistor ini ialah bekerja baik pada frekuensi tinggi tetapi kelemahannya jika panas menjadi tidak stabil.

2. Resistor Film

Resistor Film

Resistor Film terdiri dari resistor metal film, resistor karbon film, dan Resistor oksida film, bahan dasarnya adalah metal murni seperti logam nikel atau oksida timah dan karbon yang dibentuk spiral (lilitan) diatas batang keramik bubuk yang dipadatkan atau substrat. Ketebalan dan kerapatan spiral menentukan nilai resistansi dari resistor film.

Jika dibandingkan dengan karbon film, resistor metal film memiliki stabilatas temperatur yang sangat baik dan noise yang dihasilkan rendah sekali (low noise) sehingga sangat baik digunakan untuk aplikasi frekuensi tinggi atau rangkaian radio frekuensi. Sedangkan resistor oksida film memiliki spesifikasi sangat baik dengan daya yang sangat tinggi dibanding resistor metal film.

Resistor film bekerja baik untuk daya rendah, dipasaran tersedia mulai 0,25w sampai dengan 2w dengan nilai terkecil mulai dari 0,1Ω sampai nilai terbesar 10MΩ. Kode resistor film diawali dengan "MFR" (contoh MFR 10KΩ), dan toleransi tersedia mulai dari 0,1% sampai tertinggi 5%. Sedangkan resistor karbon film diawali dengan kode "CF" (contoh CF 10kΩ) dan memiliki toleransi mulai dari 5% sampai 10%

3. Resistor Wirewound.

Resistor Wirewound

Bahan dasar resistor wirewound adalah kawat tipis nichrome atau sejenisnya yang dililitan secara spiral diatas kore keramik, biasanya digunakan untuk rangkaian daya besar dan resistor ini tersedia sampai 300w, namun nilai resistansi yang ada  terbatas mulai dari 0.01Ω s/d 100kΩ. resistor ini banyak dipakai pada rangkaian jembatan Whetstone. Memiliki resistansi antara 1 s/d 10%.
"Chassis Mounted Resistor" adalah sebutan lain dari resistor wirewound karena spek daya yang besar sehingga harus ditempelkan ke pendingin atau sasis untuk membuang panas yang dihasilkan.

Ada resistor yang lebih baik lagi secara spesifikasinya, seperti stabilitas temperaturnya, sangat low noise dan juga rating tegangan yang tinggi, resistor ini adalah resistor thick film yang dikenal sebagai resistor SMD (Surface Mount Resistors), kelemahan yang dimiliki reisstor ini cuma daya dan arus yang dimilikinya kecil.

Kode Warna Resistor

 

Kode Warna Resistor

Kenapa nilai resistor dikodekan dengan warna?.. sebetulnya pemakain kode warna ini adalah untuk mempermudah dalam pembacaan nilai resistansi sebuah resistor. Kode warna ini sengaja dibuat melingkar pada badan resistor supaya dapat mudah membaca dari sisi manapun. Kode warna ini ditemukan sekitar tahun 1920 oleh sebuah organisasi industri elektronik di Amerika dan Eropa.  Dan sekitar tahun 1957 ditetapkan menjadi standar internasional yang dikenal dengan standar EIA-RS-279.

Standar EIA-RS279 menetapkan model penghitungan kode warna menjadi tiga yaitu pengkodean empat warna dan lima warna yaitu hanya untuk menghitung nilai resistor dan toleransinya, dan pengkodean dengan enam warna yang dilengkapi dengan warna untuk nilai daya resistornya. Cara menghitung dari ketiga jenis pengkodean itu sedikit berbeda yaitu untuk nilai perkaliannya berada pada warna ke tiga untuk pengkodean dengan 4 warna, dan pada warna ke empat untuk pengkodean 5 warna sedangkan warna terakhir sama sebagai kode warna untuk nilai toleransi. Sedangkan untuk pengkodean 6 warna cara menghitungnya sama seperti kode 5 warna sedangkan warna ke enamnya sebagai nilai daya resistor tersebut. Untuk jelasnya cara menghitung kode warna dan untuk mempermudah menghapal nilai dari setiap kode warna bisa dilihat dari gambar dan tabel dibawah ini:

Tabel dan Cara Menghitung Kode Warna Resistor

Batas daya pada resistor dengan pengkodean 3 dan 4 warna biasanya cukup dilihat dari ukuran fisik resistor, dan bukan sesuatu yang sulit jika sobat sudah terbiasa menggunakan komponen resistor. Bagi para pemula terutama siswa yang masih belajar elektronik ada cara untuk memudahkan menghapal kode-kode warna resistor, hampir semua guru elektronik memberi cara ini. Caranya yaitu dengan mengambil kasokata depannya saja dari setiap warna secara berurutan sesuai tabel diatas, seperti dibawah ini:

Cara penulisan resistor ada beberapa model, perhatikan contoh penulisan nilai resistor dari ukuran terkecil sampai nilai terbesar sebagai berikut:

0.47Ω = R47 atau 0R47

680Ω = 680R atau 0K68

680KΩ = 680K atau 0M68

1MΩ = 1M0

Toleransi Resistor

Toleransi resistor adalah perbedaan antara nilai resistor yang tertulis terhadap nilai sebenarnya yang terukur. Perbedaan nilai ini terjadi saat memproduksi komponen tersebut akibat sedikit perubahan karakter bahan dasar karena efek panas, kepresisian, konstruksi bahan dll. perbedaan nilai yang tertulis dengan nilai real yang terukur biasanya berkisar 1% hingga 20% tergantung bahan dasar resistor yang digunakan. Satu contoh, sebuah resistor tertulis memiliki nilai 1kΩ dengan toleransi ± 20 % artinya jika resistor tersebut diukur dengan alat ukur ohm meter nilai yang akan terukur antara minimal 800Ω sampai dengan maksimal 1k2Ω, perhatikan penjelasan berikut ini:

 

Nilai maksimum

 1kΩ atau 1000Ω + 20% = 1,200Ω

Nilai minimum

1kΩ atau 1000Ω – 20% = 800Ω

Selain dengan kode warna, nilai toleransi ada juga yang ditulis dengan hurup sebagai kodenya, contohnya pada resistor-resistor daya besar seperti resistor karbon yang berwana putih yang biasa dipakai pada penguat akhir amplifier tertulis nilai resistor 5k6 J  artinya resistor tersebut memiliki nilai resistansi 5600Ω  dengan tolerasni 5%. Kode-kode hurup untuk nilai toleransi adalah sebagai berikut:

        B artinya 0,1%, C artinya 0,25%, D artinya 0,5%, F artinya 1%, G artinya 2%, J artinya 5%,
K artinya 10% dan M artinya 20%

Transformator dalam Elektronika

 

Transformator

Transformator (Trafo) adalah komponen listrik yang berfungsi menurunkan tegangan AC (step-down) atau menaikan tegangan AC (step-up). Trafo dibangun dari dua buah lilitan yang terisolasi dan saling menginduksi, satu lilitan disebut lilitan primer yang akan menginduksi lilitan yang lainnya (sekunder). jumlah lilitan dan diameter kawat email dari setiap lilitan akan mempengaruhi tegangan dan arus yang dihasilkan pada bagian lilitan sekunder.

Trafo terdiri dari lilitan primer dan sekunder yang dililitkan bersama dan terisolasi pada lempengan-lempengan besi tipis yang disusun rapat sebagai core lilitan (inti besi). inti besi ini dibuat lempengan untuk mengurangi kerugian pada inti tersebut. Pada trafo step-down jumlah lilitan primer lebih banyak dibanding lilitan sekunder, sedangkan pada trafo step-up jumlah lilitan primer lebih sedikit dari lilitan sekunder.

Cara Kerja Transformator

Ketika lilitan primer diberikan tegangan ac, maka arus yang mengalir akan menimbulkan fluks magnetik pada lilitan primer yang akan menginduksi lilitan sekunder, akibatnya pada lilitan sekunder akan terjadi gaya gerak listrik (ggl) yang dikonversi menjadi tegangan output trafo.

Besar tegangan output trafo ditentukan oleh jumlah lilitan primer dibanding lilitan sekunder. Untuk menghitung tegangan output pada lilitan sekunder berlaku rumus:

Dimana : Vp = Tegangan Primer, Vs = Tegangan Sekunder, Np = Jumlah Lilitan Primer, Ns = Jumlah Lilitan Sekeunder

Faktor kerugian Trafo

Trafo disebut ideal ketika daya primer sama dengan daya sekunder, tetapi pada kenyataannya terjadi perbedaan daya sekunder yang lebih kecil dari daya primer, hal ini terjadi akibat kerugian yang dihasilkan dari histeristis core inti besi dan tahanan (resistansi) kawat email (tembaga).

Yang dimaksud kerugian inti besi dimana sebagian molekul fluks magnet yang dihasilkan oleh lilitan primer tertahan oleh core inti besi, akibatnya energi yang dihasilkan tidak sepenuhnya diinduksi pada lilitan sekunder.  Sedangkan kerugian kawat email dikarenakan adanya tahanan pada kawat email, sehingga arus yang tertahan pada kawat email tersebut akan dibuang melalui energi panas pada trafo. Untuk mengetahui kerugian arus pada lilitan kawat email ini berlaku rumus I2R

Dari penjelasan diatas tidak mungkin membuat trafo yang ideal 100%, tetapi Trafo dikatakan baik jika memiliki faktor kerugian maksimal 6% atau dengan kata lain memiliki efisiensi 94%. Untuk mengetahui berapa besar efisiensi dari sebuah trafo berlaku rumus:

Dimana : Ps = Daya sekunder, Pp = Daya primer, Is = Arus sekunder, Ip = Arus primer.