KONVERTER DC TO DC CHOPPER BUCK
LT2D
KELOMPOK 3
Ghazi Arslandi ( 09)
HandiyanBima P. ( 10 )
Hermawan Ivo A. ( 11)
Ida Mora S. ( 12)
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI SEMARANG
2012
BAB I
PENDAHULUAN
Power supply ataudalamBahasa Indonesia
lebihdikenaldenganistrilahcatudayaberfungsiuntukmenkonversikansatubentuksumberlistrikkebeb
erapabeberapabentuktegangandanarus yang dibutuhkanolehsatuataulebihbebanlistrik.Sistemcatu-
daya modern saatinibekerjadalam mode pensaklaran, switching, danmempunyaiefisiensi yang
jauhlebihtinggidibandingkandengansistemcatu-daya linier. Salah
satukomponenutamadarisistemcatudaya mode pensaklaranadalahkonverter DC-DC(Chopper).
Gambar.1 CatuDaya Linier Sederhana
Konverter DC-DC berlakusepertihalnyatrafo/transformer yang mengubahtegangan AC
tertentuketegangan AC yang
lebihtinggiataulebihrendah.Tidakadapeningkatanataupunpengurangandayamasukanselamapengk
onversianbentukenergilistriknya, sehinggasecara ideal
persamaandayanyadapatdituliskandenganpersamaansebagaiberikut :
Sistemcatu-daya yang bekerjadalam mode pensaklaran (switching) mempunyaiefisiensi yang
jauhlebihtinggidibandingsistemcatu-daya linier.Olehkarenanya, hampirsemuacatu-daya modern
bekerjadalam mode switching ataudikenalsebagai SMPS (Switched Mode Power
Supply).Komponenutamadarisistemcatu-dayaadalahkonverter dc-dc yang
berfungsiuntukmengkonversikandayaelektrikbentuk dc (searah) kebentuk dc lainnya.
BAB IIPENGERTIAN CHOPPER ( KONVERTER DC KE DC )
Konverter DC-DC ataudisebutjugadengan chopper digunakan untuk mengatur atau
mengubah tegangan searahmenjaditegangansearahdengan teganganmasukan yang tetap
sedangkan tegangan keluarannya dapat di atur.
Gambar.2 Block Diagram Chopper
Penggunaannyadiantaranya:
a. pengendalian motor DC untuk peralatan pemindah yang cepat
b. kendaraan listrik
c. pengaturan eksitasi mesin-mesin listrik
d. pengendalian tegangan searah masukan untuk inverter
Ada dua macam cara pengolahan dayadari DC ke DC, yaitu tipe linier dan tipe peralihan
(switching)/chopper. Tergantung dari jenis aplikasinya, masing masing tipe memiliki kelebihan
dan kekurangan.
Namun dalam perkembangannya, tipe peralihan semakin populer terutama karena
kelebihannya dalam mengubah daya secara jauh lebih efisien dan pemakaian komponen yang
ukurannya lebih kecil,sedangkantipe linier memilikiefisiensi yang kecil.
Secaraumum chopper dibagimenjadiempatjenis, yaitu:
a. Konverter/chopper Buck
b. Konverter/chopper Boost
c. Konverter Buck-Boost
d. Konverter Boost-Buck atau Cuk
Konverter DC-DC dapatdibagimenjadi 2 kategoribesar, yaitu yang terisolasidan yang
takterisolasi. Kata ’isolasi’
disinisecarasederhanabermaknaadanyapenggunaantrafo (isolasigalvanis)
antarateganganmasukandantegangankeluarankonverter DC-DC.
Beberapasumbermenyebutkanbahwakonverter DC-DC yang takterisolasidenganistilah direct
converter, dankonverter yang terisolasidenganistilah indirect converter.
DC-DC convertermempunyaidua mode operasi.PertamaadalahContinuous Conduction
Mode (CCM) dankeduaialahDiscontinuous Conduction Mode(DCM).Padacontinuous
mod
e,arusinduktortidakpernahjatuhkenoldalamsemuasikluspensaklaran.Sedangkanuntukdiscontinuou
s mode,aruspadainduktorakanjatuhkenolsebelumselesaisatuperiodepensaklaran.
DC-DC converter memiki 2 klasifikasiyaitu
1. Berdasarkanjumlahfasa
• Satu-fasa
• Multifasa
2. Jumlahkuadran
• Satukuadran
• Duakuadran
• Empatkuadran
BAB III
CHOPPER BUCK
Konverterjenis buck merupakankonverterpenuruntegangan yang
mengkonversikanteganganmasukan DC menjaditegangan DC lainnya yang lebihrendah.
Sepertiterlihatpadagambardi bawah, rangkaianiniterdiriterdiriatassatusaklaraktif (MOSFET),
satusaklarpasif (diode), kapasitordaninduktorsebagaitapiskeluarannya.
Gambar.3Rangkaiankonverter DC-DC tipe buck
Untuktegangankerja yang rendah, saklarpasif (dioda) seringdigantidengansaklaraktif
(MOSFET) sehinggasusutdayapadasaklarbisadikurangi.Apabilamenggunakan 2 saklaraktif,
keduasaklariniakanbekerjasecara bergantian, danhanyaadasatusaklar yang
menutupsetiapsaat. Nilai rata-rata
tegangankeluarankonvertersebandingdenganrasioantarawaktupenutupansaklar
(saklarkonduksi/ON)
terhadapperiodepenyaklarannya.Biasanyanilaifaktordayainitidaklebihkecildari 0.2,
karenajikadioperasikanpadarasiotegangan yang lebihtinggi,
saklarakanbekerjadibawahkeandalannyadanmenyebabkanefisiensikonverterturun. Untukrasio
(Vd/Ed) yang sangattinggi, biasanyadigunakankonverter DC-DC yang terisolasiatautopologi
yang dilengkapidengantrafo.
Untukmenghasilkankeluaran yang konstan, Buck
Konverterdapataditambahdenganrangkaianfeedback (umpanbalik).Padarangkaian feedback ini,
tegangankeluaranakandibandingkandenganteganganreferensi,
selisihkeduanyaakandigunakanuntukmenentukanduty cycle yang
perluditambahataudikurangsehinggamenghasilkantegangankeluaran yang konstan.
Gambar.4Rangkaian Buck Konverterdengan feedback
BAB IV
PRINSIP KERJA CHOPPER BUCK
MOSFET yang digunakanpadarangkaian Buck Konverteradalahbertindaksebagaisaklar
yang dapatmembukaataumenutuprangkaiansehinggaarusdapatdikendalikansesuaidengan duty
cycle yang diingankan.Berikutadalahskemasecaraumumdari.
Gambar.5Skema Buck Konverter
Kinerjadari Buck Konverterdibagimenjadi 2 kerjautama, yaitu:
1. Ketika MOSFET on (tertutup) dandiode off,
arusmengalirdarisumbermenujukeinductor (pengisisaninductor),
disaringdengankapasitor, lalukebeban, kembalilagikesumber.
Gambar.6Buck Konverterdengan MOSFET ON
2. Ketika MOSFET off (terbuka) dandiode on, arus yang
disimpaninductordikeluarkanmenujukebebanlalukediode freewheeling
dankembalilagikeinductor.
Gambar.7Buck Konverterdengan MOSFET OFF
Gambar.8Grafikkeluaran Buck Konverter
Dari gambargrafikdiatasdapatdilihatbahwaarusbeban (IL) merupakanarus DC
dimanajikakita rata-rata arusbebantersebut, makakitadapatkanbukanbernilai nol.
Lebarperiodedariarusbeban (IL) bergantungpadafrekuensi yang diberikanolehrangkaiancontrol.
Posisititiktertinggiarusbebean (IL) dipengaruhiolehbesarnya duty cycle yang
diberikanolehrangkaiancontrol.
Semakinbesar duty cucle, makasemakinbesar pula tegangankeluaran yang dihasilkan
Buck Konverter.Namun,
tegangankeluarantersebutselalulebihkecilatausamadenganteganganmasukan Buck Konverter.
Semakinbesarnya duty cycle dapatdilihatdarisemakinbesarnya area yang
diwarnaibirumudapadagambar di atas.
Fungsialirdari Buck Konverter / M(D) adalahsebagaiberikut:
Berikut adalah grafik hubungan duty cycle dengan fungsi alir Buck Konverter:
Gambar . 9 grafik hubungan duty cycle dengan fungsi alir Buck Konverter
Semakinbesar duty cycle (D), makasemakinbesar pula fungsialihnya/M(D). Begitu pula
sebaliknya, semakinkecil duty cycle, makasemakinkecil pula fungsialihnya.
Analisisriakaruskeluarandiperlukanuntukbisamendesaintapisatau filter keluarankonverter
DC-DC. Dari persamaan di bawahini,
terlihatbahwauntukmendapatkanriakaruskelurankonverterbuck yang kecil,
diperlukantapisinduktor (L) yang
nilainyaakan semakinkecildenganmeningkatkanfrekuensipenyaklaran.
Riakaruskeluarankonverter DC-DC akanbernilaimaksimumapabilakonverterbekerjapada duty
cycle (d) = 0,5.
Gambardibawahiniadalahkondisiarus yang mengalir di tapisinduktorpadasaatkonverter
DC-DC bekerjapadakondisikritis.Yang
dimaksuddengankondisikritisdisiniadalahkondisidimanaarus di
induktormengalirkebebansampaitepatbernilainolpadasaatsaklar OFF,
atauinduktorbekerjasebagaisumberarus. Dari gambarterlihatbahwaarus yang mengalir di
induktorsebandingdengannilai daririakaruskeluaran. Padakondisiini,
darigambarterlihatbahwanilairiakaruskeluran rata-rata sebandingdengan 1/2
riakaruspuncakkepuncak yang dapatdihitungdenganpersamaansebagaiberikut:
Gambar. 10bentuk gelombang penyaklaranpadakondisikritisBerikut bentuk gelombang pada saat kondisi diskontinu
Gambar.11 bentukgelombangkondisidiskontinu
BAB V
KELEBIHAN DAN KEKURANGAN CHOPPER BUCK
Keuntunganpada Buck Konverter :
1. Efisiensitinggi
2. RangkaiannyaSederhana
3. Tidakmemerlukan transformer
4. Tingkatan stress padakomponen switch yang rendah
5. Riakatau ripple jugarendah
6. Penyaringatau filter yang dibutuhkanrelativekecil
Kekuranganpada Buck Konverter :
1. Tidakadanyaisolasiantaramasukandankeluaran
2. Hanyasatukeluaran yang dihasilkan
3. Tingkat ripple yang tinggipadaarusmasukan
4. Metode Buck Konverterdigunakanpadaaplikasi yang membutuhkansistem yang
berukurankecil
SUMBER REFERENSI
http://www.docstoc.com/docs/43479867/Dasar-Teori-Buck
http://indone5ia.wordpress.com/2011/09/02/sekilas-mengenai-konverter-dc-dc/
http://konversi.wordpress.com/2009/01/07/topologi-konverter-dc-dc/
http://jendeladenngabei.blogspot.com/2012/11/dc-chopper-tipe-buck-buck-converter.html
Top Related