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