LMR16030 dari Texas Instruments adalah regulator step-down (buck) 60 V, 3 A dengan MOSFET sisi atas terintegrasi. Chip ini populer untuk catu daya industri, otomotif, dan telekomunikasi karena rentang input lebarnya (4,3 V sampai 60 V) dan arus diam yang sangat rendah, hanya 40 µA.
Tegangan output LMR16030 tidak tetap. Kamu menentukannya sendiri lewat dua resistor pembagi tegangan yang dihubungkan ke pin FB. Artikel ini membahas cara menghitungnya, lalu memberikan tabel nilai resistor siap pakai untuk output 3,3 V, 5 V, 6 V, dan 12 V.
Cara Kerja Pembagi Tegangan Feedback
Di dalam LMR16030 ada tegangan referensi sebesar 0,75 V (typical). Regulator akan mengatur duty cycle sedemikian rupa sehingga tegangan di pin FB selalu sama dengan 0,75 V.
Dua resistor dipasang seri dari output ke ground, dan titik tengahnya dihubungkan ke pin FB:
- R_FBT: resistor atas, antara V_OUT dan pin FB
- R_FBB: resistor bawah, antara pin FB dan ground
Karena FB dikunci pada 0,75 V, perbandingan kedua resistor inilah yang menentukan tegangan output.
Rumus yang Dipakai
Datasheet (Persamaan 1 dan 7) memberikan rumus berikut untuk menghitung resistor atas:
R_FBT = (V_OUT − 0,75) / 0,75 × R_FBB
Cara praktisnya: pilih dulu R_FBB, lalu hitung R_FBT. Dalam artikel ini R_FBT dibuat tetap 100 kΩ (mengikuti contoh di datasheet), sehingga yang dihitung adalah R_FBB:
R_FBB = 0,75 × R_FBT / (V_OUT − 0,75)
Contoh Perhitungan untuk Output 5 V
Dengan R_FBT = 100 kΩ dan V_OUT = 5 V:
R_FBB = 0,75 × 100 kΩ / (5 − 0,75) = 75 kΩ / 4,25 = 17,65 kΩ
Nilai 17,65 kΩ tidak ada di deret resistor standar E96, jadi dipilih yang terdekat: 17,8 kΩ. Output yang dihasilkan menjadi:
V_OUT = 0,75 × (1 + 100 kΩ / 17,8 kΩ) = 4,964 V
Selisihnya sekitar 0,7% dari target, masih dapat diterima untuk kebanyakan aplikasi.
Tabel Resistor Siap Pakai
| V_OUT target | R_FBT (atas) | R_FBB ideal | R_FBB standar (bawah) | V_OUT aktual* |
|---|---|---|---|---|
| 3,3 V | 100 kΩ | 29,41 kΩ | 29,4 kΩ | 3,301 V |
| 5 V | 100 kΩ | 17,65 kΩ | 17,8 kΩ | 4,964 V |
| 6 V | 100 kΩ | 14,29 kΩ | 14,3 kΩ | 5,995 V |
| 12 V | 100 kΩ | 6,67 kΩ | 6,65 kΩ | 12,028 V |
*Dihitung dengan V_FB = 0,750 V (typ) dan nilai resistor tepat.
Mengapa Output Aktual Bisa Berbeda
Angka di tabel adalah nilai ideal. Pada rangkaian nyata, output akan bergeser karena dua hal:
- Toleransi tegangan referensi. Menurut datasheet, V_FB berada di kisaran 0,735 V sampai 0,765 V (±2%) pada suhu junction −40 °C sampai 125 °C.
- Toleransi resistor. Datasheet menyarankan resistor 1% atau lebih baik, dengan koefisien suhu 100 ppm/°C atau kurang.
Jadi untuk target 5 V, jangan heran jika hasil ukur berada beberapa persen di sekitar nilai hitungan.
Tips Memilih Nilai Resistor
Perhatikan kisaran R_FBB. Datasheet merekomendasikan R_FBB antara 10 kΩ dan 100 kΩ. Nilai yang terlalu besar membuat rangkaian lebih rentan terhadap noise dan galat akibat arus masuk pin FB. Nilai yang terlalu kecil membuang arus pembagi dan sedikit menurunkan efisiensi pada beban ringan.
Untuk output 12 V, R_FBB = 6,65 kΩ sedikit di bawah kisaran yang disarankan, meski arus pembagi hanya sekitar 112 µA sehingga masih wajar. Jika ingin tetap di dalam kisaran, gunakan R_FBT = 150 kΩ dan R_FBB = 10 kΩ, yang memberi output sekitar 12,0 V.
Untuk 5 V yang lebih presisi, kombinasi seri atau paralel dua resistor, atau nilai dari deret E192, dapat mendekatkan hasil ke 5,00 V.
Hal Lain yang Perlu Diperiksa Saat Mengganti V_OUT
Mengubah tegangan output tidak cukup dengan mengganti resistor. Beberapa hal lain ikut berubah:
- Tegangan input minimum. Duty cycle maksimum LMR16030 sekitar 97%, jadi V_IN harus cukup di atas V_OUT. Untuk output 12 V, jaga V_IN minimal sekitar 13–14 V. Kurva dropout di datasheet hanya tersedia untuk 3,3 V dan 5 V.
- Induktor. Hitung ulang dengan Persamaan 10 di datasheet. Contoh induktor 8,2 µH di datasheet dihitung untuk 5 V, 500 kHz, dan V_IN maksimum 60 V.
- Kapasitor output. Untuk kapasitor keramik, gunakan tegangan kerja minimal dua kali V_OUT agar kapasitansi efektif tidak turun terlalu banyak.
- Dioda Schottky. Tegangan breakdown sebaiknya 25% di atas V_IN maksimum, dan arusnya minimal sama dengan arus output maksimum.
Kesimpulan
Menentukan tegangan output LMR16030 cukup dengan dua resistor dan satu rumus sederhana. Pilih R_FBT 100 kΩ, hitung R_FBB dengan rumus di atas, lalu bulatkan ke nilai standar terdekat. Gunakan tabel di artikel ini sebagai titik awal, tetapi selalu verifikasi hasilnya dengan pengukuran, dan periksa kembali induktor, kapasitor, dan dioda saat tegangan output berubah.
Sumber: datasheet TI LMR16030 (SNVSAH9B), Bagian 7.3.5 dan 8.2.2.2.
