Tugas Elektronika Daya (27 - 09 - 2019)

DC to DC Converter

1. Pengenalan
   
   
   Merupakan sistem elektronik yang memerlukan high-quality , berukuran kecil, ringan, bisa diandalkan, dan catu daya yang efisien. Power regulator linear, prinsipnya berdasarkan pada voltage/current divider , tidak efisien. Regulator linear namun, bisa menghasilkan tegangan output yang berkualitas tinggi.
   
   

           1.1  Regulator Linear

            Transistor dioperasikan dalam mode aktif. Tegangan Output Vo= IL*RL. Transistor bisa                       digantikan modelnya oleh variable resistor yang ekuivalen. Power loss Po = I^2 *R.

            1.2 Switching Regulator 

                  Untuk kondisi ideal switch, power loss diharapkan nol :

§     Saat switch terbuka, tidak ada arus mengalir.

§     Saat switch tertutup, tidak ada penurunan tegangan yang lewat.§      Dikarenakan daya ialah hasil dari perhitungan tegangan dan arus, tidak ada  loss terjadi pada               switch

§     Daya 100% ditransfer dari sumber ke beban. 

Pada gambar 13.1 (b), saat switch tertutup terdapat Vs tegangan rata-rata .

     2. Fungsi DC-DC konverter

•  Mengubah input tegangan dc (Vs) menjadi tegangan output dc (Vo).
• §  Untuk mengatur tegangan output terhadap beban dan perubahan sumber (line) saluran.
• §  Untuk mengurangi ripple dari tegangan AC pada output tegangan DC dibawah standar yang dibutuhkan.
• §  Untuk melindungi sistem tersuplai dan sumber input dari interferensi elektromagnetik (EMI).

     3. Topologi dari DC Chopper

         DC chopper disebut juga DC-DC konverter, berikut salah satu contoh dari basic DC chopper               tipe buck untuk menurunkan tegangan.


            3.1  Buck (menurunkan tegangan)

               Tipe buck merupakan yang paling simpel, hanya memerlukan satu transistor. Serta memilki               efisiesnsi yang tinggi, di/dt dari arus beban dibatasi oleh induktor L. Fungsi induktor ‘L’                      bisa sebagai filter juga mnenyimpan energi sementara. Dioda berfungsi pada saat sakelar                      terbuka. ‘C’ bisa menstabilkan tegangan.

                   Parameter dari Buck

•  Frekuensi Chopping, f (orde KhZ) > 20 Khz
• Periode Chopping, T=1/f = t1+t2
• Waktu konduksi, t on = t1
• Waktu sakelar off, t off = t2
• Duty Cycle = k = ton/T = ton *f
• Tegangan Output rata-rata (Vo)
• Vo = f*Ton*Vs = (Ton/T) Vs = k* Vs
• Vs = Tegangan Input (Sumber DC)
  
  
  
  Cohtoh soal
  Sebuah DC chopper buck, beban R = 10 Ω, Tegangan input Vs = 220 V (dc).
  Pada saat chopper On terdapat tegangan jatuh Vch = 2 volt, frekuensi chopping f = 1 Khz, duty cycle (k) = 50 % dan 80 %.
  
  
  a)      Vo rata-rata ?
  Vo rata-rata = k* (220-2) = 0,5 *218 = 109 Volt
  
  
  b)      Vo rms
  Vo rms = 0,5^0,5 * 218 = 154 volt (terukur oleh voltmeter)
  
  
  c)      Daya dan efisiensi chopper
  P out = k* [ (Vs-Vch)^2)/R) ]
  P out  = 2376,2 watt
  
  P in = k*Vs * ( (Vs-Vch)/R )
  P in = 2398 watt
  Eff = Pout = Pin = 99,09 %
  
  
  d)      Tahanan input efektif (Ri)
  Ri = R/k = 20 Ω
  
  
  e)      Tentukan waktu konduksi sakelar Ton dan Toff pada kedua nilai k tersebut
  Untuk k = 50%      ; ton = toff= 0,5 ms
  Untuk k = 80%      ; ton = 0,8 ms
  Toff = 1 – 0,8 = 0,2 ms