Elektronika Daya

DASAR CONVERTER DC-DC

Konverter DC-DC ada 2 macam, yaitu:

1.      Tipe linier

2.      Tipe peralihan (switching)

Penggunaan tegangan searah (DC) pada sistem tenaga sangat dibutuhkan, sehingga peralatan yang menghasilkan tegangan searah terus dikembangkan.  Salah satu aplikasi elektronika daya adalah konverter DC-DC atau yang lazim di sebut DC Chopper.^[15]

Konverter DC-DC berfungsi untuk mengkonversi tegangan masukan searah konstan menjadi tegangan keluaran searah yang dapat divariasikan berdasarkan perubahan duty cycle rangkaian kontrol chopper-nya.  Diagram blok konverter     DC-DC dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Kelebihannya terutama pada pengubah daya secara jauh lebih efisien dan pemakaian komponen yang ukurannya lebih kecil. Pengubah daya DC-DC (DC-DC Converter) tipe peralihan atau dikenal juga dengan sebutan DC Chopper dimanfaatkan terutama untuk penyediaan tegangan keluaran DC yang bervariasi besarannya sesuai dengan permintaan pada beban. Daya masukan dari proses DC-DC tersebut adalah berasal dari sumber daya DC yang biasanya memiliki tegangan masukan yang tetap. Tegangan keluaran DC yang ingin dicapai adalah dengan cara pengaturan lamanya waktu penghubungan antara sisi keluaran dan sisi masukan pada rangkaian yang sama. Komponen yang digunakan untuk menjalankan fungsi penghubung tersebut tidak lain adalah switch (solid state electronic switch) seperti misalnya Thyristor, MOSFET, IGBT, GTO.

4.1        Dc Chopper

Salah satu aplikasi elektronika daya adalah konverter DC-DC atau yang lazim di sebut DC Chopper.^[15] Konverter DC-DC berfungsi untuk mengkonversi tegangan masukan searah konstan menjadi tegangan keluaran searah yang dapat divariasikan berdasarkan perubahan duty cycle rangkaian kontrol chopper-nya.

Dc chopper digunakan untuk mengubah sumber tegangan dc yang tetap menjadi tegangan dc yang variabel dengan mengatur kondisi on-off (duty cycle) rangkaian dc chopper melalui rangkaian kontrol PWM, komponen yang digunakan untuk menjalankan fungsi penghubung tersebut tidak lain adalah switch (solid state electronic switch) seperti misalnya Thyristor, MOSFET, IGBT, GTO.

Sumber tegangan dc dapat diperoleh dari baterai, atau dengan menyearahkan sumber tegangan ac yang kemudian dihaluskan dengan filter kapasitor untuk mengurangi riak.

Kelebihannya terutama pada pengubah daya secara jauh lebih efisien dan pemakaian komponen yang ukurannya lebih kecil.

 Blok diagram dc chopper dapat dilihat pada gambar 2.1 dibawah ini.

Berdasarkan pada arah aliran arus dan tegangan. Dc chopper diklasifikasikan menjadi 5 kelas, yaitu: ^[12]

1.      Dc chopper kelas A

2.      Dc chopper kelas B

3.      Dc chopper kelas C

4.      Dc chopper kelas D     

4

Dc chopper kelas E

2.1.1    Dc chopper Kelas  A

Tegangan beban dan arus beban keduanya positif seperti terlihat pada gambar 2.2(a) yang merupakan dc chopper satu kuadran dan dapat dikatakan beroperasi seperti penyearah.  

Cara kerja dc chopper dapat dibagi menjadi dua mode. Selama mode 1, dc chopper akan on dan arus mengalir dari sumber ke beban. Selama mode 2, dc chopper akan off dan arus beban terus mengalir melewati dioda freewheeling D_m karena adanya energi yang tersimpan dalam induktor. Rangkaian ekivalen untuk mode-mode ini ditunjukkan pada gambar 2.3(b) sedangkan bentuk gelombang arus beban dan tegangan keluaran ditunjukkan pada gambar 2.3(c). ^[12]

                                           

2.1.2    Dc chopper Kelas B

Aliran arus beban keluar pada beban. Tegangan beban positif tetapi arus beban negatif, seperti  gambar 2.2(b), ini juga merupakan dc chopper satu kuadran, tetapi operasinya pada kuadran dua dan beroperasi seperti inverter. Dc chopper kelas B dapat dilihat pada gambar 2.4 dimana baterai (E) adalah bagian pada beban dan mungkin emf  balik pada motor dc. ^[12]

Ketika saklar (S₁) on, maka tegangan (E) mengalirkan arus melalui induktor (L) dan tegangan beban (V_L) menjadi nol dan ketika saklar (S₁) off, sejumlah energi yang disimpan dalam induktor dikembalikan ke sumber melalui dioda dan arus menurun. ^[12]

Dengan mengasumsikan arus induktor naik secara linier dari I₁ ke I₂ pada waktu t₁,

2.1.3    Dc chopper Kelas C

Arus beban dapat positif atau negatif sedangkan tegangan beban selalu positif seperti pada gambar 2.5(c). Hal ini disebut chopper dua kuadran. Dc chopper kelas A dan B dapat dikombinasikan untuk membentuk dc chopper   kelas C seperti pada gambar 2.5 dibawah ini.

S₁ dan D₂ beroperasi seperti dc chopper kelas A. S₂ dan D₁ beroperasi seperti dc chopper kelas B. Tetapi harus dijaga untuk memastikan dua saklar tidak bekerja secara bersamaan, bila hal itu terjadi sumber (V_s) mengalami hubung singkat. Dc chopper kelas C dapat beroperasi sebagai penyearah (rectifier) maupun pembalik (inverter). ^[12]

2.1.4        Dc chopper Kelas D

Arus beban selalu positif. Tegangan beban dapat positif atau negatif, seperti pada gambar 2.2(d). Dc chopper kelas D dapat juga beroperasi sebagai penyearah atau pembalik, yang ditunjukkan pada gambar 2.6 dibawah ini

Ketika saklar (S₁ dan S₄) on maka arus mengalir melalui beban, v_L dan i_L menjadi positif dan saat saklar (S₁ dan S₄) off maka arus beban i_L akan akan terus mengalir untuk beban induktif yang tinggi melalui dioda (D₂ dan D₃) dengan arah tetap tetapi tegangan keluaran (V_L) berbalik arah.

2.1.5    Dc chopper Kelas E

Arus beban dan tegangan beban dapat positif atau negatif seperti pada gambar 2.2(e). Hal ini dikenal dengan dc chopper empat kuadran. Dua dc chopper kelas C dapat dikombinasikan untuk membentuk chopper kelas E, seperti pada gambar 2.7(a), polaritas tegangan dan arus beban ditunjukkan pada gambar 2.7(b). Peralatan yang beroperasi pada macam-macam kuadran ditunjukkan pada gambar 2.7(c). untuk operasi pada kuadran keempat, arah baterai (E) harus dibalik. ^[12]

more detail, please download this link HERE !!!