Aplikasi Diode 2: Memanfaatkan Port USB sebagai Baterai Charger HP Darurat

Seringkali dalam keadaan darurat kita membutuhkan charger baterai HP kita karena mungkin charger rusak atau ketinggalan dsb. Karena kita masih ada Laptop kita bisa memanfaatkan port USB sebagai charger. Seprti tampak pada gambar 1 dibawah ini adalah koneksi pin dari port USB komputer.

Gambar 1. Koneksi Pin Port USB

Dari gambar diatas kita tahu bahwa port USB mempunyai tegangan sebesar 5V (±0,25V). Maksimum arus yang dapat kita pakai adalah 500mA. Sedangkan baterai HP umumnya adalah Lithium ion yang mempunyai tegangan 3,6V dengan tegangan pengisian maksimum adalah 4,2V. Kita lihat grafik dibawah ini yang merupakan karakteristik pengisian baterai Li-ion.

Gambar 2. Karakteristik Pengisian Lithium-Ion Battery

Tahap I dari pengisian adalah CC (constant Current) atau pengisian dengan arus tetap selama 1jam, biasanya arus pengisiannya sebesar 0,8 x I, dimana I adalah kapasitas arus baterai.

Tahap II adalah pengisian CV (constant voltage) atau pengisian dengan tegangan tetap, yaitu sebesar 4,2V selama 2jam.

Dari data2 diatas kita bisa merencanakan membuat charger baterai dengan port USB sebagi sumber tegangan dan diode sebagai penurun tegangan dan Kabel USB kita bisa menggunakan bekas kabel mouse atau yang lainnya yang tidak terpakai. Oke misalnya baterai HP kita mempunyai spesifikasi sebagai berikut:

Lithium ion baterai 700mAH,

Voltage 3,7V,

Charge Voltage : 4,2V

Arus pengisian maksimum charger = 0,8 x 700mA = 560mA. Kita ambil saja 500mA karena maksimum arus dari USB port adalah 0,5A. Kita pakai diode sebagi penurun tegangan dari 5V menjadi 4,3V (ingat mengenai diode Silicone Vf = 0,7V).

Kondisi baterai kosong tegangan sebesar 2,7V.

Nilai Resistor dapat kita hitung:

R = (4,3V – 2,7V)/0,5A = 3,2 Ohm

Pr = 0,5 ^2 x 3,2 Ohm = 0,8 Watt

Kita pakai saja R yang ada dipasaran yaitu 3,3 Ohm/1Watt. Jadi seperti gambar dibawah inilah rangkaian yang kita buat.

Gambar 3. USB Charger Darurat

Karena arus pengisian yang kita pakai sebesar 500mA, maka lama pengsian pada tahap I menjadi 700/500 * 60 menit = 84 menit. Kita bisa pakai schedule task di windows sebagai pengingat kapan kita mencabut charger kita, atau pakai Power Management di Control Panel agar Hybernate setelah 84 menit. Oke selamat mencoba dan tak lupa mohon dikoreksi kalau ada yang salah....

Sumber:

1. USB in a Nutshell

2. Charging lithium-ion batteries

DIODE

 

Diode adalah komponen yang berfungsi untuk menyearahkan arus listrik, diode biasa disebut juga P-N junction. Dibawah ini adalah simbol umum dari diode.

Gambar 1. Simbol Diode, A=Anode, K=Katode

Diode umum dikenal dengan sebutan DUS (Diode Universal Silicone) bila terbuat dari Silicone, atau DUG (Diode Universal Germanium) bila terbuat dari Germanium.Perbedaan dari kedua jenis tesebut adalah tegangan jatuh maju (Vforward) yakni DUS Vforward 0,7volt dan DUG Vforward 0,2volt. Rata-rata kemampuan arus DUS atau DUG sekitar 200mA.

Ada beberapa macam diode al:

Diode Penyearah yaitu bila diode dipakai sebagai penyearah arus listrik dari AC ke DC. Tersedia dalam bermacam2 kapasitas arus mulai dari 100mA sampai ratusan Ampere. Contoh DUS : 1N4148, 1N915 , untuk kapasitas arus lebih besar misalnya 1N4001, 1N4004 dll.

Diode Zener yaitu diode yang dipakai untuk regulasi tegangan contoh: Zener 5V, 9V, 12V dll. Biasanya kapasitas arus tidak lebih dari 100mA.

Diode Schotky yaitu diode yang mempunyai sifat kecepatan switching dari on ke off atau sebaliknya cukup tinggi. Biasanya dipakai sebagai penyearah pada rangkaian switching. Contoh: 1N5818, 1N5820, BAT85, dll.

LED (Light Emitting Diode)

Prinsip Kerja Diode

Diode akan menghantarkan arus listrik dari Anode (P) ke Katode (N), tetapi kalau kita baik polaritas tegangannya maka arus listrik akan diblok oleh diode (tidak ada aliran listrik)

Diode mempunyai paramater sebagai berikut:

1. Arus kerja (If, I forward) : yaitu arus (Amp) nominal dari diode.
2. Tegangan Balik (Vbr, breakdown voltage): Tegangan balik maksimum (volt) yang diperbolehkan oleh spesifikasi diode. Tegangan balik ini yang dimanfaatkan untuk pembuatan diode zener.
3. Arus bocor dalam orde nA, umumnya bisa kita abaikan dalam aplikasi2 tertentu.
4. Tegangan maju (Vf, forward bias voltage): besarnya tergantung jenis bahan pembuat diode, silicon 0,7v germanium 0,3v.
Bagaimanakah cara kerja diode? Analogi dari diode bisa kita bayangkan sebagai pipa yang mempunyai katup searah seperti gambar berikut:
 
Gambar 2. Analogi Diode (1=A, 2=K)
Kalau kita perhatikan dari gambar diatas, maka air akan mengalir dari titik 1 ke 2, tetapi tidak sebaliknya. Besar aliran air itu ibarat If (Arus Nominal) dari diode, dan kekuatan katup air sendiri ibarat Vbr (Tegangan breakdown) dari diode. Kalau misalnya aliran air kita balik dari ujung 2 ke ujung 1 apa yang terjadi? 




Gambar 3. 
Betul sekali, katup akan menutup, dan air tertahan oleh pintu tersebut. Kalau kita perhatikan katup air tentu ada sedikit air yang merembes menembus katup tsb, demikian juga diode juga mempunyai arus bocor yang kecil sekali (nA) yang sering kita abaikan keberadaanya. Seandainya kita paksakan dengan memberi pompa maka lama2 pintu akan rusak dan tembuslah aliran tersebut. Hal ini identik dengan Vbr, bila tegangan balik yang kita aplikasikan ke diode melebihi kapasitas diode maka diode tsb akan tembus (rusak).


Karakteristik Diode
Dibawah ini adalah karakteristik arus-tegangan (I-V) dari diode




Seperti kita lihat parameter diode Vd (Tegangan bias maju maksimum) adalah tegangan maksimum yang diperkenankan oleh diode dan Vbr (Tegangan bias mundur maksimum) adalah tegangan bias mundur maksimum, kalau diode kita pasang pada rangkaian dengan tegangan yang melebihi nilai ini, maka diode akan rusak. Seperti tampak pada grafik diatas, arus akan naik secara drastis.


Bentuk Diode


Dibawah ini adalah macam-macam bentuk fisik dari diode:





Gambar 4. Macam-macam Bentuk Fisik Diode


Gambar 4 diatas adalah bentuk fisik diode single, ada juga tipe diode yang dikemas terdiri dari lebih dari 1 diode misalnya kiprok (Bridge rectifier) seperti terlihat di gambar berikut:

Gambar5. Diode Bridge

 Sumber:

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Diode