## PENGARUH NILAI TEGANGAN MASUKAN TERHADAP

## REGULASI TEGANGAN PADA IC L7805 SEBAGAI POSITIVE VOLTAGE REGULATOR
Nurul Ulfa 1) , Julaipah, Aufani Ferinda Anggoro
Jurusan S1 Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Semarang Jl. Kasipah No.10-12 Semarang Indonesia
E-mail: nurulnulfa@gmail.com 1)

## ABSTRAK
Keberadaan  perangkat  elektronik  tidak  dapat  dilepaskan  dari  sistem  catu  daya.  Salah  satu bagian  dari  sistem  tersebut  adalah  regulator  tegangan    yang  berfungsi  menghasilkan  tegangan keluaran DC stabil pada nilai tertentu. Untuk tegangan keluaran positif 5 Volt, jenis regulator yang umum  digunakan  adalah  IC  L7805.  Meski lembar  data  mencantumkan tegangan  masukan  maksimal untuk IC tersebut, nilai masukan minimum untuk menghasilkan keluaran 5 Volt stabil tidak diketahui secara pasti. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui berapa nilai tegangan masukan minimum tersebut dan pengaruhnya terhadap regulasi tegangan. Percobaan pengukuran menggunakan sebuah rangkaian  yang  terdiri  dari  IC  L7805,  2  buah  kapasitor  (0,33  µF  dan  0,1µF),  programmable  DC power supply dan sebuah multimeter digital. Percobaan diulang tiga kali untuk kondisi tanpa beban (no load) dan berbeban (full load) sebesar 2KΩ, 4KΩ, 6KΩ, 8KΩ dan 10KΩ. Hasil-hasil percobaan menunjukkan bahwa tegangan masukan minimum untuk semua kondisi tersebut adalah 6,6 Volt. Jika tegangan masukan semakin turun dari nilai minimum, maka semakin besar nilai persentase regulasi dan  ini  menunjukkan  kinerja  regulator  yang  semakin  buruk.  Dalam  perancangan  rangkaian  catu daya,  untuk  memastikan  bahwa  tegangan  keluaran  positif  stabil  pada  5  Volt,  disarankan menggunakan tegangan masukan ke regulatorsekurang-kurangnya ±7 Volt.
Keywords: tegangan masukan, regulasi, L7805, regulator

## 1. PENDAHULUAN
Saat  ini  banyak  sekali  terdapat perangkat  elektronika  yang  digunakan untuk berbagai keperluan. Tiap perangkat tersebut  pada  umumnya  menggunakan rangkaiancatu  daya  atau power  supply di
dalamnya.  Rangkaian  catu  daya  adalah suatu  rangkaian  yang  berfungsi  untuk mengubah  tegangan  dari  sumber  utama (yaitu listrik jala-jala dari PLN) berbentuk  gelombang  bolak-balik  atau Alternating Current (AC) menjadi bentuk
http://jurnal.unimus.ac.id
gelombang searah
atau Direct Current (DC)  dengan  nilai  amplitudo sesuai  kebutuhan  bagian  beban  atau perangkat  listrik  (Cahyadi  dkk,  2016). Salah satu  bagian dari  catu  daya  tersebut adalahregulator tegangan. Bagian tersebut mempunyai fungsi untuk menyediakan  suatu  tegangan  keluaran DC stabil pada nilai tertentu.
Terdapat berbagai macam regulator  tegangan,  namun  jenis  yang paling  umum  digunakan  adalah  berupa rangkaian terpadu atau Integrated Circuit (IC).  Bagi  rangkaian  catu  daya  yang menghasilkan  tegangan  keluaran  sebesar 5  V,  jenis  IC  yang  sering  digunakan adalah  L7805.  Salah  satu  varian  dari  IC seri  L7805  tersebut  adalah  L7805CV, produksi STMicroelectronics.
Regulator  tegangan  bukanlah rangkaian  penguat  ( amplifier )  sehingga tegangan masukan (V IN ) menuju kepadanya harus lebih besar dari
tegangan keluaran (V OUT ) yang dihasilkan.  Ada  batasan  nilai  masukan minimal  tertentu  yang  harus  dipenuhi agar  tegangan  keluaran  stabil  pada  nilai tertentu.  Namun  sayangnya  nilai  tersebut tidak  diketahui  secara  pasti,  melainkan hanya  nilai  tegangan  masukan  maksimal yang  diijinkan  pada  regulator  tersebut. Kinerja  regulator  tegangan  juga  dapat dilihat  dari  nilai  persentase  regulasi. Semakin  besar  nilainya  maka  semakin
buruk  kinerjanya  yang  berarti  bahwa regulator  menjadi  harus  “bekerja  lebih keras” untuk menstabilkan tegangan.
Tujuan  penelitian  ini  adalah mengetahui  berapa  nilai  V IN minimal untuk  menghasilkan  V OUT stabil  +5  Volt pada  regulator  tegangan  L7805  dan bagaimana pengaruhnya terhadap persentase regulasi.

## 2. DASAR TEORI

## A. Rangkaian catu daya
Rangkaian  catu  daya  digunakan untuk  mengubah  tegangan  masukan  dari sumber  utama  yaitu  dalam  hal  ini  listrik jala-jala  PLN  menuju  tegangan  yang dibutuhkan oleh perangkat  elektronik.  Di dalam rangkaian tersebut terdapat bagian- bagian seperti pada gambar 1 berikut ini.
Gambar 1. Bagian-Bagian Catu Daya Tegangan  jala-jala  dari  PLN adalah  senilai  220  Volt  50  Hz  yang selanjutnya masuk ke bagian transformator.  Bagian  tersebut  berfungsi untuk menurunkan nilai tegangan meskipun  masih  berupa  sinyal  AC.  Pada bagian penyearah, tegangan masukan AC diubah  menjadi  tegangan  keluaran  DC, namun  masih  terdapat  riak  ( ripple )  di dalamnya.  Oleh  karenanya  masih  belum
http://jurnal.unimus.ac.id
memenuhi  syarat  untuk  digunakan  pada rangkaian  yang  membutuhkan  tegangan DC  stabil.  Rangkaian  penyearah  itu sendiri  terdiri  dari  dua  jenis  yaitu setengah  gelombang  ( half-wave  rectifier ) dan gelombang penuh ( full-wave rectifier ).  Ada  pun  penyearah  jenis terakhir tersebut dapat dibedakan menjadi dua  rangkaian  yang  umum  digunakan yaitu tap tengah ( center-tap ) dan jembatan ( bridge ).  Selanjutnya tegangan keluaran dari penyearah masuk ke bagian penapis  ( filter )  yang  berfungsi  untuk “menghaluskan”  riak.  Jenis  yang  umum digunakan  adalah  berupa  kapasitor. Sebelum  masuk  ke  beban,  tegangan melewati regulator tegangan yang memberikan  keluaran  stabil  pada  nilai tertentu.

## B.  REGULATOR TEGANGAN
Pada  bagian  akhir  dari  sistem catu  daya  adalah  rangkaian  regulator tegangan. Rangkaian ini diperlukan untuk menghasilkan  tegangan  keluaran  DC (V OUT )  pada  suatu  nilai  dengan  kondisi beban  tertentu.  Regulator  memiliki  nilai tegangan  masukan  DC  (V IN )  dengan dibatasi  pada  suatu  nilai  maksimal tertentu  yang  tidak  boleh  dilampaui ( absolute maximum rating ).
Regulator  tegangan  secara  garis besar  dapat  dibagi  menjadi  tiga  jenis, yaitu regulator linier, switching dan
berbentuk  rangkaian  terpadu  ( Integrated Circuit )  atau  IC.Regulator  linier  terbagi menjadi  regulator  seri  dan  paralel,  ada pun  regulator  switching  dibagi  menjadi tiga  buah  konfigurasi,  yaitu step-down , step-up dan inverting .  (Floyd,  2012) Sedangkan  rangkaian  regulator  yang berupa  IC  pada  umumnya  diaplikasikan dalam  dua  bentuk  rangkaian  yaitu regulator  untuk  tegangan  positif  tetap ( fixed  positive  linear  voltage  regulator ) atau  tegangan  negatif  tetap  ( fixed negative linear voltage regulator ).
Dari  sekian  banyak  IC  untuk regulator  tegangan,  seri  78xx  merupakan yang  paling  populer  untuk  rangkaian regulator  tegangan  positif  tetap.  IC  78xx terdiri  dari  tiga  kaki,  yaitu input , output dan ground .  Dua  digit  terakhir  dari  IC tersebut  menunjukkan  tegangan  keluaran yang  dihasilkan.  Sehingga  untuk  V OUT = 5 V, maka IC 7805 yang digunakan.
Gambar 2. Konfigurasi Standar IC 78xx Salah satu parameter  yang dapat digunakan  untuk  mengukur  kinerja  dari sebuah regulator tegangan adalah persentase  regulasi  yang  dirumuskan sebagai berikut:
(1)
Persentase regulasi menunjukkan persentase  perubahan  pada  tegangan keluaran  dari  keadaan  tanpa  beban  ( no load )  ke  beban  penuh  ( full  load ).
Semakin kecil nilainya maka
menunjukkan  bahwa  semakin  rendah pengaruh  dari  bagian  beban  terhadap regulator, sehingga semakin baik kinerjanya.  Namun  bila  nilai  yang dihasilkan  semakin  besar,  maka  ini menunjukkan  bahwa  regulator  tidak dapat  memberikan  pengaturan  tegangan yang  optimal  untuk  rentang  nilai  beban tertentu.

## 3. METODE PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah eksperimental,  yaitu melakukan praktek percobaan
pengukuran berulang-ulang untuk parameter tertentu dan mengukur hasilnya.  Parameter  yang  diukur  adalah tegangan  masukan  (V IN )  dan  tegangan keluaran (V OUT ). Semua percobaan dilaksanakan  di  Laboratorium  Elektro Kampus  Fakultas  Teknik  Universitas Muhammadiyah Semarang dalam periode Juni – Juli 2018.
Komponen  yang  diuji  dalam penelitian  ini  adalah  regulator  tegangan L7805CV dari STMicroelectronics.
Tegangan  keluaran  yang  dihasilkan sebesar  5  Volt  dengan  rentang  toleransi dari  4,9  hingga  5,1  Volt.  Regulator menggunakan tegangan masukan
maksimal  35  Volt  dan  memiliki  empat buah  tipe  kemasan  (STMicroelectronics, 2018)  seperti  dalam  gambar  2,  namun yang  digunakan  dalam  percobaan  ini adalah tipe TO-220.
Percobaan menggunakan rangkaian seperti dalam gambar 3.
Gambar  3. Tipe  Kemasan  IC  L7805CV (STMicroelectronics, 2018)
Pengambilan data dilakukan selama  3  kali  dengan  IC  L7805CV  yang berbeda.  Sedangkan  untuk  tiap  kali pengambilan  data  dilakukan  pengukuran tegangan  masukan  (V IN )  dan  tegangan keluaran  (V OUT )  pada  kondisi  tanpa beban  ( No  Load )  dan  beban  penuh  ( Full Load )  untuk  nilai  resistor  beban  sebesar 2KΩ, 4KΩ, 6KΩ, 8KΩ dan 10 KΩ. Nilai V IN dicatat  sesuai  yang  tertera  dari tampilan layar Programmable DC Power Supply ,  sedangkan  V OUT dicatat  sesuai tampilan dari Voltmeter Digital.
Gambar 4. Rangkaian Percobaan
Percobaan
dilakukan tiap interval  0,1  V  untuk  nilai  tegangan masukan dari 10 Volt dan turun hingga 4 Volt.  Nilai  10  V  dipilih  karena  tegangan masukan  minimal  diasumsikan  belum diketahui  tetapi  dengan  nilai  yang dipastikan  lebih  tinggi  dari  tegangan keluaran  (>  5  Volt).  Sedangkan  nilai  4 Volt  dipilih  sekadar  untuk  memberikan gambaran  bahwa  L7805CV  bukanlah rangkaian  penguat  ( amplifier )  sehingga jika  tegangan  masukan  kurang  dari  5 Volt,  maka  dapat  dipastikan  bahwa tegangan  keluaran  akan  lebih  kecil  dari itu.  Ada  pun  nilai  persentase  regulasi dihitung berdasarkan persamaan (1).
Gambar 5. Proses Pengukuran

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  hasil  percobaan yang dilakukan untuk menentukan hubungan antara tegangan masukan (V IN ) dan tegangan keluaran (V OUT ) didapatkan hasil  seperti  dalam  gambar  5.  Dari  data didapatkan  hasil  bahwa  nilai  tegangan masukan  minimal  untuk  menghasilkan tegangan  keluaran  stabil  5  Volt  adalah 6,6  Volt.  Pada  nilai  tegangan  masukan sebesar  itu,  tegangan  keluaran  masih
berada  di  rentang  antara  4,9  hingga  5,1 Volt  sesuai  lembar  data  untuk  IC  seri L78.  Ini  berlaku  pada  semua  keadaan, yaitu  tanpa  beban  ( No  Load ),  maupun dengan beban R L = 2 KΩ hingga 10 KΩ. Ketika tegangan masukan berkurang dari nilai 6,6 Volt tersebut, tegangan keluaran semakin  menunjukkan  penurunan  dari nilai 5 Volt.
Gambar 6. V IN vs V OUT
Dengan menggunakan nilai tegangan  masukan  dan  keluaran  yang diperoleh  dari  percobaan,  maka  dapat dihitung  nilai  persentase  regulasi  sesuai persamaan  (1).  Untuk  setiap  nilai tegangan  masukan,  maka  dapat  dihitung lima  buah  nilai  persentase  regulasi,  pada kondisi  beban  penuh  ( full  load ),  yaitu masing-masing untuk R L = 2  KΩ  s.d.  10 KΩ.Sesuai  hasil  penghitungan  dapat disimpulkan  bahwa  jika  nilai  tegangan masukan semakin menurun dari tegangan masukan  minimal  (6,6  Volt),  maka persentase  regulasi  semakin  besar  atau kinerjanya  semakin  buruk.  Untuk  nilai V IN yang sama saat V IN < 6,6 Volt, secara
http://jurnal.unimus.ac.id
umum dapat disimpulkan bahwa semakin
besar  nilai  hambatan  beban  maka semakin kecil nilai persentase regulasinya.
Gambar 7. V IN vs Persentase Regulasi

## 5. PENUTUP

## A.  KESIMPULAN
Berdasarkan
percobaan pengukuran  yang  telah  dilaksanakan dapat  diambil  beberapa  kesimpulan sebagai berikut:
1. Tegangan  masukan  minimal  dari L7805CV yang menghasilkan tegangan  keluaran  stabil  5  Volt adalah sebesar 6,6 Volt.
2. Jika  tegangan  masukan  semakin menurun  dari  nilai  minimal,  maka persentase  regulasi  menjadi  semakin besar,  kinerja  regulator  menjadi memburuk.

## B.  SARAN
Berkaitan  dengan  penggunaan IC  L7805CV  di  dalam  sebuah  rangkaian catu  daya,  maka  tegangan  yang  masuk
haruslah  lebih  besar  dari  6,6  Volt. Dianjurkan menggunakan tegangan masukan  setidak-tidaknya  ±7  Volt  untuk memastikan  tegangan  keluaran  tetap stabil pada nilai 5 Volt.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penghargaan  dan  ucapan  terima kasih ditujukan kepada Direktorat Pembelajaran dan Kemahasiswaan Kementerian Riset dan Pendidikan
Tinggi  yang telah memberikan dukungan pendanaan. Penelitian ini didanai sepenuhnya melalui skema hibah Program  Kreativitas  Mahasiswa  (PKM) Penelitian Eksakta tahun anggaran 2017/2018.

## DAFTAR PUSTAKA
Cahyadi  N,  Nasrullah  Emir,  dkk.  2016.
Rancang  Bangun  Catu  Daya  DC 1V  –  20V  Menggunakan  Kendali P-I Berbasis Mikrokontroller.
Jurnal  Rekayasa  dan  Teknologi Elektro. Vol 10, No.2, Mei 2016.
Floyd,  Thomas  L.,  2012,  Electronic Devices  Electron  Flow  Version, Ninth  Edition,  Pearson  Education,
Inc., New Jersey.
STMicroelectronics,  2018,  L78  Positive
Voltage Regulator ICs,
STMicroelectroni