1. PRINSIP KERJA CATU DAYA LINEAR
Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai arus searah DC (direct current)
yang stabil agar dapat bekerja dengan baik. Baterai atau accu adalah
sumber catu daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi yang
membutuhkan catu daya lebih besar, sumber dari baterai tidak cukup.
Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (alternating current)
dari pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat
catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi DC. Pada tulisan kali ini
disajikan prinsip rangkaian catu daya (power supply) linier mulai dari rangkaian penyearah yang paling sederhana sampai pada catu daya yang ter-regulasi.
2. PENYEARAH (RECTIFIER)
Prinsip penyearah (rectifier)
yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar-1 berikut ini.
Transformator (T1) diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari
jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih
kecil pada kumparan sekundernya.
Pada
rangkaian ini, dioda (D1) berperan hanya untuk merubah dari arus AC
menjadi DC dan meneruskan tegangan positif ke beban R1. Ini yang disebut
dengan penyearah setengah gelombang (half wave). Untuk mendapatkan
penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan transformator dengancenter tap (CT) seperti pada gambar-2.
Tegangan
positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang
berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator
sebagai common ground.. Dengan demikian beban R1 mendapat
suplai tegangan gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa
aplikasi seperti misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil atau lampu
pijar dc, bentuk tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun
terlihat di sini tegangan ripple dari kedua rangkaian di atas masih sangat besar.
Gambar
3 adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor
C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk
gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata. Gambar-4 menunjukkan
bentuk keluaran tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang
dengan filter kapasitor. Garis b-c kira-kira adalah garis lurus dengan
kemiringan tertentu, dimana pada keadaan ini arus untuk beban R1 dicatu
oleh tegangan kapasitor. Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus
tetapi eksponensial sesuai dengan sifat pengosongan kapasitor.
Kemiringan
kurva b-c tergantung dari besar arus (I) yang mengalir ke beban R. Jika
arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis
horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c
akan semakin tajam. Tegangan yang keluar akan berbentuk gigi gergaji
dengan tegangan ripple yang besarnya adalah :
Vr = VM -VL
dan tegangan dc ke beban adalah Vdc = VM + Vr/2
Rangkaian penyearah yang baik adalah rangkaian yang memiliki tegangan ripple (Vr) paling kecil. VL adalah tegangan discharge atau pengosongan kapasitor C, sehingga dapat ditulis :
VL = VM e -T/RC
Jika persamaan (3) disubsitusi ke rumus (1), maka diperole
Vr = VM (1 – e -T/RC)
Jika T <<>-T/RC 1 – T/RC
sehingga jika ini disubsitusi ke rumus (4) dapat diperoleh persamaan yang lebih sederhana :
Vr = VM(T/RC)
VM/R tidak lain adalah beban I, sehingga dengan ini terlihat hubungan antara beban arus I dan nilai kapasitor C terhadap tegangan ripple Vr. Perhitungan ini efektif untuk mendapatkan nilai tegangan ripple yang diinginkan.
Vr = I T/C
Rumus ini mengatakan, jika arus beban I semakin besar, maka tegangan ripple akan semakin besar. Sebaliknya jika kapasitansi C semakin besar, tegangan ripple akan
semakin kecil. Untuk penyederhanaan biasanya dianggap T=Tp, yaitu
periode satu gelombang sinus dari jala-jala listrik yang frekuensinya
50Hz atau 60Hz. Jika frekuensi jala-jala listrik 50Hz, maka T = Tp = 1/f
= 1/50 = 0.02 det. Ini berlaku untuk penyearah setengah gelombang.
Untuk penyearah gelombang penuh, tentu saja frekuensi gelombangnya dua
kali lipat, sehingga T = 1/2 Tp = 0.01 det.
Penyearah
gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan
kapasitor pada rangkaian gambar 2. Bisa juga dengan menggunakan
transformator yang tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti
pada gambar-5 berikut ini.
Sebagai
contoh, anda mendisain rangkaian penyearah gelombang penuh dari catu
jala-jala listrik 220V/50Hz untuk mensuplai beban sebesar 0.5 A. Berapa
nilai kapasitor yang diperlukan sehingga rangkaian ini memiliki
tegangan ripple yang tidak lebih dari 0.75 Vpp. Jika rumus (7) dibolak-balik maka diperoleh.
C = I.T/Vr = (0.5) (0.01)/0.75 = 6600 uF
Untuk
kapasitor yang sebesar ini banyak tersedia tipe elco yang memiliki
polaritas dan tegangan kerja maksimum tertentu. Tegangan kerja kapasitor
yang digunakan harus lebih besar dari tegangan keluaran catu daya. Anda
barangkali sekarang paham mengapa rangkaian audio yang anda buat
mendengung, coba periksa kembali rangkaian penyearah catu daya yang anda
buat, apakah tegangan ripple ini cukup mengganggu. Jika
dipasaran tidak tersedia kapasitor yang demikian besar, tentu bisa
dengan memparalel dua atau tiga buah kapasitor.
3. VOLTAGE REGULATOR
Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya
kecil, namun ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka
tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di
atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan dc keluarnya juga ikut
turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu,
sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan
keluaran ini menjadi stabil.
Regulator
Voltage berfungsi sebagai filter tegangan agar sesuai dengan keinginan.
Oleh karena itu biasanya dalam rangkaian power supply maka IC Regulator
tegangan ini selalu dipakai untuk stabilnya outputan tegangan.
Berikut susunan kaki IC regulator tersebut.
Misalnya
7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan +5 volt, 7812 regulator
tegangan +12 volt dan seterusnya. Sedangkan seri 79XX misalnya adalah
7905 dan 7912 yang berturut-turut adalah regulator tegangan -5 dan -12
volt.
Selain
dari regulator tegangan tetap ada juga IC regulator yang tegangannya
dapat diatur. Prinsipnya sama dengan regulator OP-amp yang dikemas dalam
satu IC misalnya LM317 untuk regulator variable positif dan LM337 untuk
regulator variable negatif. Bedanya resistor R1 dan R2 ada di luar IC,
sehingga tegangan keluaran dapat diatur melalui resistor eksternal
tersebut.
Rangkaian regulator yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar 6. Pada rangkaian ini, zener bekerja pada daerahbreakdown,
sehingga menghasilkan tegangan output yang sama dengan tegangan zener
atau Vout = Vz. Namun rangkaian ini hanya bermanfaat jika arus beban
tidak lebih dari 50mA.
Prinsip rangkaian catu daya yang seperti ini disebut shunt regulator,
salah satu ciri khasnya adalah komponen regulator yang paralel dengan
beban. Ciri lain dari shunt regulator adalah, rentan terhadap short-circuit. Perhatikan jika Vout terhubung singkat (short-circuit) maka arusnya tetap I = Vin/R1. Disamping regulator shunt, ada juga yang disebut dengan regulator seri. Prinsip utama regulator seri seperti rangkaian pada gambar 7 berikut ini. Pada rangkaian ini tegangan keluarannya adalah:
Vout = VZ + VBE
VBE adalah tegangan base-emitor dari
transistor Q1 yang besarnya antara 0.2 – 0.7 volt tergantung dari jenis
transistor yang digunakan. Dengan mengabaikan arus IB yang mengalir pada base transistor, dapat dihitung besar tahanan R2 yang diperlukan adalah :
R2 = (Vin – Vz)/Iz
Iz adalah arus minimum yang diperlukan oleh dioda zener untuk mencapai tegangan breakdown zener tersebut. Besar arus ini dapat diketahui dari datasheet yang besarnya lebih kurang 20 mA.
Jika diperlukan catu arus yang lebih besar, tentu perhitungan arus base IB pada
rangkaian di atas tidak bisa diabaikan lagi. Dimana seperti yang
diketahui, besar arus IC akan berbanding lurus terhadap arus IB atau
dirumuskan dengan IC = bIB. Untuk keperluan itu, transistor Q1 yang dipakai bisa diganti dengan transistor Darlington yang biasanya memiliki nilai b yang cukup besar. Dengan transistor Darlington, arus base yang kecil bisa menghasilkan arus IC yang lebih besar.
Teknik
regulasi yang lebih baik lagi adalah dengan menggunakan Op-Amp untuk
men-drive transistor Q, seperti pada rangkaian gambar 8. Dioda zener
disini tidak langsung memberi umpan ke transistor Q, melainkan sebagai
tegangan referensi bagi Op-Amp IC1. Umpan balik pada pin negatif Op-amp
adalah cuplikan dari tegangan keluar regulator, yaitu :
Vin(-) = (R2/(R1+R2)) Vout
Jika tegangan keluar Vout menaik, maka tegangan Vin(-) juga akan menaik sampai tegangan ini sama dengan tegangan referensi Vz. Demikian sebaliknya jika tegangan keluar Vout menurun, misalnya karena suplai arus ke beban meningkat, Op-amp akan menjaga kestabilan di titik referensi Vz dengan memberi arus IB ke transistor Q1. Sehingga pada setiap saat Op-amp menjaga kestabilan :
Vin(-) = Vz
Dengan mengabaikan tegangan VBE transistor Q1 dan mensubsitusi rumus (11) ke dalam rumus (10) maka diperoleh hubungan matematis :
Vout = ( (R1+R2)/R2) Vz
Pada rangkaian ini tegangan output dapat diatur dengan mengatur besar R1 dan R2.
Sekarang
mestinya tidak perlu susah payah lagi mencari op-amp, transistor dan
komponen lainnya untuk merealisasikan rangkaian regulator seperti di
atas. Karena rangkaian semacam ini sudah dikemas menjadi satu IC
regulator tegangan tetap. Saat ini sudah banyak dikenal komponen seri
78XX sebagai regulator tegangan tetap positif dan seri 79XX yang
merupakan regulator untuk tegangan tetap negatif. Bahkan komponen ini
biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus (current limiter) dan juga pembatas suhu (thermal shutdown).
Komponen ini hanya tiga pin dan dengan menambah beberapa komponen saja
sudah dapat menjadi rangkaian catu daya yang ter-regulasi dengan baik.
Hanya
saja perlu diketahui supaya rangkaian regulator dengan IC tersebut bisa
bekerja, tegangan input harus lebih besar dari tegangan output
regulatornya. Biasanya perbedaan tegangan Vinterhadap Vout yang direkomendasikan ada di dalam datasheet komponen tersebut. Pemakaian heatshink (aluminium
pendingin) dianjurkan jika komponen ini dipakai untuk men-catu arus
yang besar. Di dalam datasheet, komponen seperti ini maksimum bisa
dilewati arus mencapai 1 A.
Kapasitor
Kapasitor
adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik.
Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan
oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal
misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung
plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan
mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang
sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi.
Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan
sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif,
karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan
elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung
kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat
terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.
prinsip dasar kapasitor
Kapasitansi
Kapasitansi
didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat
menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1
coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday
membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi
sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron
sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :
Q = CV …………….(1)
Q = muatan elektron dalam C (coulombs)
C = nilai kapasitansi dalam F (farads)
V = besar tegangan dalam V (volt)
Dalam
praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui
luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal
dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat
ditulis sebagai berikut :
C = (8.85 x 10-12) (k A/t) …(2)
Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan.
| Udara vakum | k = 1 |
| Aluminium oksida | k = 8 |
| Keramik | k = 100 – 1000 |
| Gelas | k = 8 |
| Polyethylene | k = 3 |
Untuk
rangkain elektronik praktis, satuan farads adalah sangat besar sekali.
Umumnya kapasitor yang ada di pasar memiliki satuan uF (10-6F), nF (10-9 F) dan pF (10-12 F).
Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran
sebuah kapasitor. Misalnya 0.047uF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau
contoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.
Tipe Kapasitor
Kapasitor
terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk
lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor
electrostatic, electrolytic dan electrochemical.
Kapasitor Electrostatic
Kapasitor
electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan
dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan
yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya
kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF, yang biasanya untuk
aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk
kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti
polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan
mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan
lainnya.
Mylar,
MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor
dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini
adalah non-polar.
Kapasitor Electrolytic
Kelompok
kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan
dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang
termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan – di
badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena
proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup
positif anoda dan kutup negatif katoda.
Telah
lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium,
titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat
dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan
oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses
penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup kedalam larutan electrolit
(sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan
electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan
electrolyte terlepas dan mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya,
jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida
(Al2O3) pada permukaannya.
Kapasitor Elco
Dengan
demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan
electrolyte(katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini
lapisan-metal-oksida sebagai dielektrik. Dari rumus (2) diketahui besar
kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal dielektrik. Lapisan
metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat
kapasitor yang kapasitansinya cukup besar.
Karena
alasan ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak digunakan
adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah
Aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat Aluminium
ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh
kapasitor yang kapasitansinya besar. Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF
dan lain-lain, yang sering juga disebut kapasitor elco.
Bahan
electrolyte pada kapasitor Tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang
padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan
electrolit yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain
yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa
memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil.
Selain itu karena seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime)
menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor
yang sangat kecil Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi
relatif mahal.
Kapasitor Electrochemical
Satu
jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk
kapasitor jenis ini adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan
accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang
besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe
kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan
kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk applikasi
mobil elektrik dan telepon selular.
Membaca Kapasitansi
Pada
kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis
dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan
polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis
kapasitansinya sebesar 22uF/25v.
Kapasitor
yang ukuran fisiknya mungil dan kecil biasanya hanya bertuliskan 2
(dua) atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka satuannya
adalah pF (pico farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansi kapasitor tersebut adalah 47 pF.
Jika
ada 3 digit, angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal,
sedangkan angka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan
angka nominalnya, berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000
dan seterusnya. Misalnya pada kapasitor keramik tertulis 104, maka
kapasitansinya adalah 10 x 10.000 = 100.000pF atau = 100nF. Contoh lain
misalnya tertulis 222, artinya kapasitansi kapasitor tersebut adalah 22 x
100 = 2200 pF = 2.2 nF.
Selain
dari kapasitansi ada beberapa karakteristik penting lainnya yang perlu
diperhatikan. Biasanya spesifikasi karakteristik ini disajikan oleh
pabrik pembuat didalam datasheet. Berikut ini adalah beberapa spesifikasi penting tersebut.
Tegangan Kerja (working voltage)
Tegangan
kerja adalah tegangan maksimum yang diijinkan sehingga kapasitor masih
dapat bekerja dengan baik. Para elektro- mania barangkali pernah
mengalami kapasitor yang meledak karena kelebihan tegangan. Misalnya
kapasitor 10uF 25V, maka tegangan yang bisa diberikan tidak boleh
melebihi 25 volt dc. Umumnya kapasitor-kapasitor polar bekerja pada
tegangan DC dan kapasitor non-polar bekerja pada tegangan AC.
Temperatur Kerja
Kapasitor
masih memenuhi spesifikasinya jika bekerja pada suhu yang sesuai.
Pabrikan pembuat kapasitor umumnya membuat kapasitor yang mengacu pada
standar popular. Ada 4 standar popular yang biasanya tertera di badan
kapasitor seperti C0G (ultra stable), X7R (stable) serta Z5U dan Y5V (general purpose). Secara lengkap kode-kode tersebut disajikan pada table berikut.
Kode karakteristik kapasitor kelas I
Koefisien Suhu
|
Faktor Pengali Koefisien Suhu
|
Toleransi Koefisien Suhu
| |||
| Simbol | PPM per Co | Simbol | Pengali | Simbol | PPM per Co |
| C | 0.0 | 0 | -1 | G | +/-30 |
| B | 0.3 | 1 | -10 | H | +/-60 |
| A | 0.9 | 2 | -100 | J | +/-120 |
| M | 1.0 | 3 | -1000 | K | +/-250 |
| P | 1.5 | 4 | -10000 | L | +/-500 |
ppm = part per million
Kode karakteristik kapasitor kelas II dan III
suhu kerja minimum
|
suhu kerja maksimum
|
Toleransi Kapasitansi
| |||
| Simbol | Co | Simbol | Co | Simbol | Persen |
| Z | +10 | 2 | +45 | A | +/- 1.0% |
| Y | -30 | 4 | +65 | B | +/- 1.5% |
| X | -55 | 5 | +85 | C | +/- 2.2% |
| 6 | +105 | D | +/- 3.3% | ||
| 7 | +125 | E | +/- 4.7% | ||
| 8 | +150 | F | +/- 7.5% | ||
| 9 | +200 | P | +/- 10.0% | ||
| R | +/- 15.0% | ||||
| S | +/- 22.0% | ||||
| T | +22% / -33% | ||||
| U | +22% / -56% | ||||
| V | +22% / -82% | ||||
Toleransi
Seperti
komponen lainnya, besar kapasitansi nominal ada toleransinya. Tabel
diatas menyajikan nilai toleransi dengan kode-kode angka atau huruf
tertentu. Dengan table di atas pemakai dapat dengan mudah mengetahui
toleransi kapasitor yang biasanya tertera menyertai nilai nominal
kapasitor. Misalnya jika tertulis 104 X7R, maka kapasitasinya adalah
100nF dengan toleransi +/-15%. Sekaligus dikethaui juga bahwa suhu kerja
yang direkomendasikan adalah antara -55Co sampai +125Co (lihat tabel kode karakteristik)
Insulation Resistance (IR)
Walaupun
bahan dielektrik merupakan bahan yang non-konduktor, namun tetap saja
ada arus yang dapat melewatinya. Artinya, bahan dielektrik juga memiliki
resistansi. walaupun nilainya sangat besar sekali. Phenomena ini
dinamakan arus bocor DCL (DC Leakage Current) dan resistansi dielektrik
ini dinamakan Insulation Resistance (IR). Untuk menjelaskan ini, berikut
adalah model rangkaian kapasitor.
model kapasitor
C = Capacitance
ESR = Equivalent Series Resistance
L = Inductance
IR = Insulation Resistance
Jika
tidak diberi beban, semestinya kapasitor dapat menyimpan muatan
selama-lamanya. Namun dari model di atas, diketahui ada resitansi
dielektrik IR(Insulation Resistance) yang paralel terhadap kapasitor.
Insulation resistance (IR) ini sangat besar (MOhm). Konsekuensinya tentu saja arus bocor (DCL) sangat kecil (uA).
Untuk mendapatkan kapasitansi yang besar diperlukan permukaan elektroda
yang luas, tetapi ini akan menyebabkan resistansi dielektrik makin
kecil. Karena besar IR selalu berbanding terbalik dengan kapasitansi
(C), karakteristik resistansi dielektrik ini biasa juga disajikan dengan
besaran RC (IR x C) yang satuannya ohm-farads atau megaohm-micro farads.
Dissipation Factor (DF) dan Impedansi (Z)
Dissipation Factor adalah besar persentasi rugi-rugi (losses)
kapasitansi jika kapasitor bekerja pada aplikasi frekuensi. Besaran ini
menjadi faktor yang diperhitungkan misalnya pada aplikasi motor phasa,
rangkaian ballast, tuner dan lain-lain. Dari model
rangkaian kapasitor digambarkan adanya resistansi seri (ESR) dan
induktansi (L). Pabrik pembuat biasanya meyertakan data DF dalam persen.
Rugi-rugi (losses) itu didefenisikan sebagai ESR yang besarnya adalah persentasi dari impedansi kapasitor Xc. Secara matematis di tulis sebagai berikut :
Dari penjelasan di atas dapat dihitung besar total impedansi (Z total) kapasitor adalah :
