jelaskan cara kerja dari dc to dc converter

jelaskan cara kerja dari dc to dc converter

Konverter berfungsi untuk mengubah sinyal listrik dari satu bentuk ke bentuk lain yang dibutuhkan. Konverter dapat dibagi menjadi beberapa macam antara lain Cylcoconverter, (Konverter AC ke AC)

Rectifier (Konverter AC ke DC)

Inverter (konverter DC ke AC) DC Chopper (Konverter DC ke DC)

  • Cylcoconverter (Konverter AC ke AC)

Cycloconverter   berfungsi   untuk konversi   suatu   bentuk   gelombang   AC, menjadi  gelombang  AC  yang  lain  untuk frekuensi   lebih   tinggi   atau   yang   lebih rendah.   Kelebihan   utama  cycloconverter adalah   kehilangan   daya   konduksi   maju (forward conduction) yang rendah. Hal ini karena  konverter  tegangan  AC  frekuensi tinggi  ke  tegangan  AC  frekuensi  rendah tidak memerlukan filter cycloconverter. Problem yang lain adalah munculnya noise atau harmonik pada penggunaan switch gelombang AC, yang besarnya dipengaruhi oleh  frekuensi  input  gelombang. Munculnya harmonik yang nilainya variabel ini menyulitkan desain filternya

  • Rectifier (Konverter AC ke DC)

Dalam sebuah penyearah tak terkontrol, tegangan DC konstan pada output berbeda dari suplai AC pada input. Dalam sebuah penyearah setengah gelombang, tegangan DC variable pada output dengan arus dan tegangan positif dinamakan drive kuadran satu (single quadrant drive). Dengan penyearah gelombang penuh, tegangan DC berpolaritas positif/variable dan arus dalam arah positif dinamakan drive kuadran dua (double quadrant drive).

  • Inverter (Konverter DC ke AC)

Penggunaan inverter untuk menjamin tegangan AC berfrekuensi variabel pada output dari tegangan DC tetap yang diberi pada inputnya. Ini adalah jenis sumber tegangan atau jenis sumber arus. Arus atau tegangan output dapat diubah bersama dengan frekuensi melalui tegangan input DC yang bervariasi. Ini terjadi dengan memberi tegangan DC ke inverter melalui sebuah penyearah. Tegangan variabel, frekuensi AC variabel bisa diperoleh dengan menggunakan PWM (pulse width modulation) untuk pengontrolan inverter.

  • DC Chooper (Konverter DC ke DC)

Konverter DC‐DC merupakan salah satu jenis rangkaian elektronika daya yang berfungsi untuk mengkonversi tegangan masukan searah konstan menjadi tegangan keluaran searah yang dapat divariasikan berdasarkan perubahan duty cycle rangkaian kontrolnya. Sumber tegangan dc dari konverter DC‐DC dapat diperoleh dari baterai, atau dengan menyearahkan sumber tegangan ac yang kemudian dihaluskan dengan filter kapasitor untuk mengurangi riak (ripple). Komponen yang digunakan untuk menjalankan fungsi penghubung tersebut tidak lain adalah switch (solid state electronic switch) seperti misalnya Thyristor, MOSFET, IGBT, GTO.

Macam‐Macam Tipe DC Chooper

Konverter jenis buck merupakan   konverter penurun tegangan yang mengkonversikan tegangan masukan  DC  menjadi tegangan   DC   lainnya   yang lebih rendah. Seperti terlihat pada gambar 2, rangkaian ini terdiri terdiri atas satu saklar aktif (MOSFET), satu saklar pasif (diode), kapasitor dan induktor sebagai tapis keluarannya. Tegangan Pada Buck Converter Untuk tegangan kerja yang rendah, saklar pasif (dioda) sering diganti dengan saklar aktif (MOSFET) sehingga susut daya pada saklar bisa dikurangi. Nilai rata‐rata tegangan keluaran konverter sebanding dengan rasio antara waktu penutupan saklar (saklar konduksi/ON) terhadap periode penyaklarannya. Biasanya   nilai   faktor   daya   ini   tidak   lebih   kecil   dari   0.2,   karena   jika dioperasikan pada rasio tegangan yang lebih tinggi, saklar akan bekerja dibawah keandalannya dan menyebabkan efisiensi konverter turun. Persamaan pada Buck Converter

Baca Juga :   Kenapa binatang jantan lebih baik daripada betina

Analisis Riak Arus Buck Converter Analisis riak arus keluaran diperlukan untuk bias mendesain tapis atau filter keluaran  konverter  DC‐DC.  Dari persamaan di bawah ini, terlihat bahwa  untuk  mendapatkan  riak arus keluran konverter buck yang kecil, diperlukan tapis induktor (L) yang nilainya akan semakin kecil dengan  meningkatkan  frekuensi penyaklaran.  Riak  arus  keluaran konverter   DC‐DC akan bernilai maksimum apabila converter bekerja pada duty cycle (d) = 0,5.

Konverter boost  berfungsi untuk menghasilkan tegangan keluaran yang lebih tinggi dibanding  tegangan   masukannya,   atau   biasa   disebut   dengan   konverter   penaik tegangan. Konverter ini banyak dimanfaatkan untuk aplikasi pembangkit listrik  tenaga surya dan  turbin angin. komponen utamanya terdiri atas MOSFET, dioda, induktor, dan kapasitor. Rasio antara tegangan keluaran dan tegangan masukan konverter sebanding dengan rasio antara periode penyaklaran dan waktu pembukaan saklar. Keunggulan dari konverter boost adalah mampu menghasilkan arus masukan yang kontiniu.

Konverter  buck‐boost  dapat menghasilkan tegangan keluaran yang lebih rendah atau lebih tinggi daripada sumbernya. Skema konverter ini dapat dilihat pada gambar 4. Rangkaian kontrol daya penyaklaran akan memberikan sinyal kepada MOSFET. Jika MOSFET OFF maka arus akan mengalir ke induktor, energi yang tersimpan di induktor akan naik. Saat saklar MOSFET ON energi di induktor akan turun dan arus mengalir menuju beban. Persamaan Umum Buck‐Boost Converter

Seperti halnya tipe buck‐boost, konverter DC‐DC topologi ini juga dapat menghasilkan tegangan keluaran yang lebih kecil ataupun lebih besar daripada sumber tegangan. Dengan tambahan induktor dan kapasitor pada sisi masukan, membuat topologi ini menghasilkan riak arus yang lebih kecil daripada topologi buck‐ boost.

Konverter tipe ini adalah perbaikan dari topologi konverter DC‐DC tipe cuk. Konverter topologi ini memungkinkan untuk menghasilkan tegangan keluaran yang berpolaritas sama dengan sumber tegangan masukan.

Kesimpulan

  1. Konverter berfungsi untuk mengubah sinyal listrik dari satu bentuk ke bentuk lain yang dibutuhkan.
  2. Terdapat  empat  macam  konverter,  yaitu     Cycloconverter (konverter AC ke AC),  Rectifier (konverter AC ke DC), Inverter (konverter DC ke AC) dan Chopper (konverter DC ke DC)
  3. Konverter  DC‐DC  merupakan  salah  satu  jenis  rangkaian elektronika  daya  yang  berfungsi  untuk  mengkonversi tegangan  masukan  searah  konstan  menjadi  tegangan keluaran searah yang dapat divariasikan berdasarkan perubahan duty cycle
  4. Terdapat beberapa macam konverter DC Chopper yaitu Buck Converter, Boost Converter, Buck‐Boost Converter, Converter DC tipe Cuk dan Converter DC tipe Sepic.
Baca Juga :   Cara menggunakan Office 365 untuk pembelajaran

Penulis By

  • Aji Fitrian Hidayat 3.31.14.0.02
  • Andi Purwanto 3.31.14.0.03
  • Annisa Rahmah H 3.31.14.0.04
  • Asep Surya Ramadhan 3.31.14.0.05

DC Buck Converter
adalah rangkaian elektronika yang berfungsi sebagai penurun tegangan DC ke DC (konverter DC-to-DC atau Choppers) dengan metode switching.

Secara garis besar rangkaian
konverter dc to dc
ini memakai
komponen switching
seperti MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), thyristor, IGBT untuk mengatur duty cycle.

Secara umum komponen penyusun DC Chopper Tipe Buck (Buck Converter) antara lain :

  • Sumber masukan DC
  • Rangkaian Kontrol (Drive Circuit)
  • Dioda Freewheeling
  • Induktor
  • Kapasitor
  • MOSFET
  • Beban (R)

Fungsi dari komponen penyusun diatas :

  • MOSFET
    digunakan sebagai pencacah arus sesuai dengan setting duty cycle sehingga keluaran DC Chopper sesuai dengan nilai yang setting
  • Drive Circuit
    digunakan untuk mengendalikan MOSFET, sehingga timing untuk MOSFET bekerja dapat dikendalikan kapan harus ON atau OFF
  • Induktor
    digunakan untuk menyimpan energi dalam bentuk arus. Energi tersebut disimpan dikala MOSFET on dan dilepas dikala MOSFET off
  • Dioda Freewheeling
    digunakan untuk mengalirkan arus yang dihasilkan induktor dikala MOSFET off

Feedback Circuit DC Buck Converter

Untuk menghasilkan tegangan output yang konstan, DC Chopper Tipe Buck harus ditambah dengan rangkaian feedback (umpan balik) sebagai pembanding nilai output dengan nilai refrensi.

Selisih antara tegangan keluaran rangkaian yang dibandingkan tegangan referensi akan digunakan untuk menghasilkan duty cycle PWM yang disesuaikan (auto adjust) untuk mengontrol switching MOSFET.

Semakin banyak selisih yang dihasilkan dari perbandingan tegangan input dan output maka semakin besar pula duty cycle pwm yang dihasilkan.

Semakin besar duty cycle yang dihasilkan maka semakin besar pula tegangan keluaran yang dihasilkan DC Chopper Tipe Buck.

Akan tetapi, tegangan output tersebut akan selalu lebih kecil atau sama dengan tegangan masukan DC Chopper.

Tujuan ini guna mendapatkan tegangan output yang konstan sesuai dengan tegangan refrensi yang disetting.

Berikut yaitu rangkaian DC buck converter yang menggunakan rangkaian feedback

Prinsip Kerja

MOSFET yang dipakai pada rangkaian DC Chopper Tipe Buck yaitu bertindak sebagai saklar yang sanggup membuka atau menutup rangkaian.

Baca Juga :   Lagu Daerah Rek Ayo Rek Memiliki Dialek Asli Daerah

Sehingga keluaran tegangan dapat dikontrol sesuai dengan duty cycle yang disetting.

Kinerja dari DC Chopper tipe buck dapat diperhatikan pada saat :

  • Ketika MOSFET on (tertutup) dan dioda off, arus mengalir dari sumber menuju ke induktor (pengisian induktor), disafilter oleh kapasitor, kemudian ke beban, kembali lagi ke sumber
  • Ketika MOSFET off (terbuka) dan dioda on, arus yang disimpan indukor dikeluarkan menuju ke beban kemudian ke dioda freewheeling dan kembali lagi ke induktor

Kelebihan dan Kekurangan dari sistem buck converter

Kelebihan
dari sistem Buck converter antara lain :

  • Efisiensi yang tinggi
  • Rangkaiannya sederhana
  • Tidak memerlukan transformer
  • Tingkatan stress pada komponen switch yang rendah
  • Riak (ripple) pada tegangan keluaran juga rendah sehingga penyaring atau filter yang diperlukan pun relatif kecil

Baca juga :
Kapasitor adalah dan apa saja macamnya

Kekurangannya
:

  • Tidak adanya isolasi antara masukan dan keluaran
  • Hanya satu keluaran yang dihasilkan
  • Tingkat ripple yang tinggi pada arus masukan
  • Metode ini sering digunakan pada aplikasi yang membutuhkan sistem yang berukuran kecil

Contoh modul rangkaian buck converter

Untuk saat ini, banyak rangkaian modul dengan metode switching yang diperjualbelikan guna modul power supply khususnya modul untuk penurun tegangan DC to DC.

Contoh yang dapat mudah ditemukan yaitu modul LM2596.

Modul tersebut termasuk kedalam modul rangkaian buck converter dc to dc dikarenakan didalam rangkaiannya memiliki beberapa komponen penyusun.

Komponen tersebut antara lain komponen switching, control drive (IC LM2596), serta komponen lainnya seperti dioda, induktor, capasitor, dan Resistor load.

Regulator LM2596 adalah merupakan IC monolitik yang menyediakan semua fungsi aktif untuk regulator switching step-down (buck), dengan beban arus maksimum 3A.

LM2596 beroperasi pada
frekuensi switching
150 kHz, sehingga membutuhkan komponen filter berukuran lebih kecil dari yang diperlukan dengan regulator switching frekuensi yang lebih rendah.

Bentuk aktual ic LM2596 ada 2 yaitu
7-pin TO-220
standar dan tersedia dalam bentuk IC 7-pin TO-263, seperti gambar dibawah ini.

Spesifikasi dan fitur LM2596 :

  • Efisiensi tinggi
  • Tersedia IC dalam bentuk TO-220 dan TO-263
  • Tegangan input mencapai 40 V
  • Tegangan output 1.2-V – 37-V ± 4%
  • Output beban maksimum 3A
  • Osilator internal frekuensi tetap 150-kHz
  • Hanya membutuhkan 4 komponen eksternal : Dioda, Capasitor, induktor, resistor
  • Terdapat fitur Shutdown TTL
  • Mode siaga daya rendah biasanya 80 μA
  • Menggunakan induktor standar yang sudah tersedia
  • Shutdown thermal dan Perlindungan terhadap batas arus

Incoming search terms:

jelaskan cara kerja dari dc to dc converter

Posted by: pskji.org