dasar converter

SMK Negeri 1 Glagah Banyuwangi Tek. Audio Video

Lembar Teori-Switched Mode Power Supply website: http://www.rusiyanto.wordpress.com/ 1e-mail : [email protected]

Kegiatan Belajar 1

DASAR CONVERTER

Tujuan Instruksional Umum

Setelah pelajaran selesai, peserta harus dapat:

Memahami konsep dasar catudaya switching dengan transistor

Memahami macam dan jenis catu daya switching dengan transistor

Tujuan Khusus Pembelajaran

Setelah pelajaran selesai, peserta harus dapat:

Mengamati konsep dasar rangkaian Switched Mode Power Supply

Menjelaskan perubahan tegangan keluaran terhadap pengaruhperubahan perbandingan pulsa masukan waktu pensaklaran (D=t1/T).

Menentukan waktu pensaklaran saat hidup (ON) dan saat mati (OFF).

Mendimensikan besarnya Induktor penyimpan energi magnetis.

Membedakan Switched Mode Power Supply dari bermacam-macamConverter sederhana.

Menentukan type atau jenis Transistor Converter yang tepat dan sesuaiuntuk keperluan Swithed Mode Power Supply.

Menjelaskan prinsip kerja dari bermacam macam rangkaian dasarConverter.

Menjelaskan kurva arus pensaklaran dari bermacam macam rangkaianConverter sederhana.

1. Uraian Materi

Switched Mode Power Supply (SMPS)

Block diagram yang ditunjukkan pada gambar 1a menunjukkan adanyaperbedaan kecil antara power supply linier dengan Switched Mode PowerSupply. Pada Switched Mode Power Supply komponen semikonduktorbekerja pada daerah tidak linier. Sebaliknya power supply linier ,komponensemikonduktor bekerja pada daerah linier yaitu daerah variabel menghantaratau menghambat. Power supply linier terdiri dari rangkaian yang mengolahoutput dc dari input dc dengan mengkondisikan junction atau tingkatkonduktansi dari kolektor emitor dengan cara mengatur tegangan dc padabasis transistor.

http://www.rusiyanto.wordpress.com/

mailto:[email protected]



Pada Switched Mode Power Supply tegangan input dc (UIN) dirubah menjaditegangan kotak melalui rangkaian chopper pertama (gb. 1b). yangkemudian dilewatkan melalui sebual LPF (Low Pass Filter).Pada Switched Mode Power Supply mempunyai efisiensi minimum71%,sedangkan untuk linier power supply hanya mempunyai efisiensi maksimum50%. Pada power supply jenis linier tingkat efisiensi sangat ditentukanperubahan tegangan input dan beban serta besarnya tegangan output yangdikeluarkan. Tetapi ketergantungan itu tidak dimiliki oleh Switched ModePower Supply (SMPS).

Uin

0

Uo

tt

Seriespasselement

Series passdrive

Fixeddc inputUin

Fixeddc outputUo

inputfilter

outputfilter

gb.1a. power supply linier

Switchelement

Fixeddc inputUin

Fixeddc outputUo

inputfilter

outputfilter

gb.1b. switch-mode power supply

Switchelement

Output filterinductor 0

Uin0 Uout

Switched Mode Power Supply hanya memerlukan sedikit mungkinrangkaian filter. Linier Power Pupply bekerja pada frekuensi jala-jala 50 Hz,sedangkan Switched Mode Power Supply bekerja pada sekitar frekuensi 50kHz.Konversi Daya

Konversi daya seperti pada kebanyakan catu daya, converter, inverter, dc-dc power supply, regulator dsb, membutuhkan analisa yang rumit. Convertermerubah tegangan atau arus input menjadi tegangan atau arus output yangberbeda, dc-dc converter merubah level tegangan input dc menjadi leveltegangan output dc yang berbeda sedangkan inverter merubah besarantegangan dc menjadi besaran tegangan ac. Dalam kenyataan di lapangan,pengaturan tegangan yang besar seperti pada power elektronika diterapkandc-dc converter.





Buck ConverterPada gb.2a, b, c diperlihatkan pembentukan buck converter melalui teknikpensaklaran, sedangkan gambar d diperlihatkan implementasi rangkaianbuck converter yang bekerjanya sebagai berikut:Pada posisi saklar pada A (S1A on, S1B off), tegangan akanmenginduksikan kumparan L, lihat gambar 2b. Arus yang melalui induktornaik dan akan men-supply arus ke beban resistor RL dan kondensator filterC. Kemudian setelah saklar pada posisi B (S1B on, S1A off), akan teralirkanarus induksi (lhat gambar 2C), bersama-sama dengan arus kapasitormenuju ke beban RL. Perioda tersebut akan berulang kembali pada saatsaklar kembali ke posisi A.Buck Converter dinamakan juga sebagai Choppers, down -converter, step-down converter dan down Choppers. Converter yang dibentuk oleh BuckConverter lebih populer disebut Swithed Mode Power Supply.Bila rangkaian tersebut dikembangkan dengan trafo isolasi akan menjadilebih mudah didisain menjadi bentuk seperti forward, push-pull, half bridgedan full-bridge converter.

Pada gambar 2d diilustrasikan pada waktu on dan off dari saklar S1A, yangdiikuti dengan bentuk switch current, diode current dan arus inductorcurrent.

Prinsip dasar Buck Converter

gb.2a

+

-

IIN

S 1A

B

L

CRL

IOUT

+

-

UO

+

-

IIN

S1A

B

L

CRL

I

+

-

UO

I

+

-

IIN

S1A

B

L

CRL

I

+

-

UO

I

gb.2 b Posisi saklar A gb.2c Posis i saklar B

UIN UIN

UIN





+

-

L

CRL

+

-

UOUIN

S1A

S1B

gb.2d

SwitchSwitchCurrentDiodeCurrent

InductorCurrent

OnOff

gb.2e

BUCK OUTPUT VOLTAGE

(UIN - UO) DT = UO (1-D)T

UIN DT - UO DT = UO T - UO DT

UIN DT = UO T

UIN D = UO

UO = D UIN

Pada sistem SMPS biasanya bekerja pada frekuensi 100 kHz, berartiperiode T = 1/fs = 10 uS. Perbandingan saat ON dan satu perioda pulsadinamakan Duty Cycle D, yang dirumuskan sebagai:D= t1/T (lihat gambar 3.)

Gambart.3a Gambar.3b

Duty cycle sangat penting dalam penentuan/pendimensian besarnyategangan keluaran UO = D UIN

Tahanan beban RL adalah perbandingan antara tegangan keluaran Uodengan arus keluaran Io:

RL = Uo / Io





Beban harus berupa Low Pass Filter dan mempunyai frekuensi cut off fclebih rendah dari frekuensi switching fs. Beban LC sebagai Low Pass Filtermempunyai sifat lebih baik untuk menghaluskan bentuk gelombang kotakdan menghindari harmonisa yang sangat kompleks.Bila frekuensi cut off fc lebih besar kira-kira 10 kali frekuensi switching fs,maka LPF akan meredam sebesar kira-kira 20 dB berarti akan mereduksitegangan 1 Vp-p dengan 100 mVp-p ripple. Semakin besar perbandingan fsterhadap fc, maka analisisnya semakin lebih mudah.Tegangan DC bisa dikalkulasi dengan teknik yang disebut Volt-secondbalance (gb.3b)Uon x t1 = Uoff x t2

BOOST CONVERTERPada gambar 4a sampai dengan 4c ditunjukkan topologi dari boostconverter dan implementasinya ditunjukkan pada gambar 4d.Bila posisi saklar pada A (S1A on, S1B off) maka tegangan akanmenginduksi kumparan L dan arus induksi IL membesar sedang beban RLtidak tersambung, maka arus kondensator Ic akan mengalir ke beban RL.Pada periode ini energi akan tersimpan dalam induktor L.Pada saat posisi saklar pada B (S1B on, S1A off), maka energi yangtersimpan dalam induktor akan mengalir ke beban RL dan Capasitor C.Kondisi ini akan terulang terus menerus.

BOOST OUTPUT VOLTAGE

UIN DT = (UO - UIN ) (1-D)T

UIN DT = UO T - UO DT - UIN T+ UIN DT

UIN T = UO (1-D)T

UO = UIN /(1-D)

Boost Converter sering disebut dengan Up-Converter dan jarangdipergunakan





Prinsip dasar Boost Converter

gb.4a

+

-

IINS1

A

BL

CRL

IOUT

+

-

UO

gb.4b Posisi saklar A gb.4c Posisi saklar B

+

-

IINS1

A

BL

CRL

IOUT

+

-

UO

+

-

IINS1

A

BL

CRL

IOUT

+

-

UO

gb.4d


InductorCurrent

OnOff

gb.4e

+

-

L

CRL

+

-

UOUIN

S1A

S1B

BUCK-BOOST CONVERTERBuck-boost converter merupakan kombinasi kerja dari buck dan boost converter(gb.5a, b, c, d, e). Prinsip dasarnya ditunjukkan pada gb 5a, b, c, sedangkanimplementasi rangkaiannya pada gb.5d.UO = UIN /(1-D)Boost Converter sering disebut dengan Up-Converter dan jarang dipergunakan





Prinsip dasar Buck Boost Converter

gb.4a

+

-

IINS1

A

BL

CRL

IOUT

+

-

UO

gb.4b Posisi saklar A gb.4c Posisi saklar B

+

-

IINS1

A

BL

CRL

IOUT

+

-

UO

+

-

IINS1

A

BL

CRL

IOUT

+

-

UO

gb.5d


InductorCurrent

OnOff

gb.5e

+

- LC

RLUO

UIN

S1A S1B





INDUCTIVE BUCK-BOOSTBila posisi saklar pada A, maka rangkaian bekerja sebagai Buck - converter,sedangkan bila saklar pada posisi B, maka rangkaian bekerja sebagai Boost-converter. Pada induktif Buck-boost converter, induktor d-charge oleh teganganinput dan melepaskan charge pada rangkaian output. Hal ini berlangsungsecara terusmenerus dan teratur.Tegangan output bisa diatur lebih besar atau lebih kecil dari pada teganganinput, tetapi polaritas tegangan output selalu terbalik.Arus input yang berbentuk pulsa dihaluskan oleh filter C (yang disebut denganC"uk) yang terletak antara converter dan input tegangan sumber.

gb.6a

+

-

IIN

S1A B

L1

C2RL

IOUT

+

-

UO

gb.6b Posisi saklar A

C1 L2

+

-

IIN

S1A B

L1

C2RLIOUT

+

-

UO

C1 L2

+

-

IIN

S1A B

L1

C2RL

I

+

-

UO

C1 L2

gb6c Posisi saklar B

I

OUTPUT VOLTAGEUIN DT = UO (1-D)TUIN DT = UO (1- D)TUO = (D/(1-D)) UIN

Gambar 6a,b, c, d, e menggmabarkan prinsip kerja dari C"uk Concerter.Capasitor C1 sebagai penyimpan muatan. Pada saat posisi saklar pada A, (S1Aon, S1B off), Uin menginduksi L1, sehingga arus induksi naik. C1 tersambungdengan L2 dan memberikan daya pada kapasitor C2 dan beban RL,melalui L2.





Bila saklar pada posisi B (S1A off, S1B on), maka L1 akan melepaskan arusdan C1 mengosongkan muatan melalui hubung singkat S1B (arah dioda maju).Sementara salah satu kaki L2 terhubung ke ground karena S1B terhubungforward bias. Antara tegangan input dan output sekarang tidak lagi ada pulsa,namun hasilnya adalah tegangan output yang terbalik (inverting).C"uk jarang digunakan karena kapasitor C"uk memerlukan arus RMS yangbesar.

ISOLATED POWER-STAGE CIRCUITAntara tegangan input dan output diperlukan adanya isolasi untuk menyekattegangan jala-jala input yang besar dengan tegangan DC yang diperlukanrangkaian. Di samping itu untuk mengamankan rangkaian dari sistem groundingdari jala-jala, sehingga ground rangkaian terpisah dengan ground / masategangan jala-jala (kalau tidak biasanya berakibat fatal pada saat pengukurantegangan dengan CRO dsb). Isolasi ini dibentuk oleh power transformator yangdigabung dengan rangkaian dasar SMPS (Buck converter, Boost converter danBuck-boost converter).Melalui Buck converter bisa dirancang dengan konfigurasi forward, half bridge,fuul bridge dan push-pull.Sedangkan beberapa rangkaian yang didasari oleh Boost converter seringdigunakan pada rangkaian flyback, sedangkan induktif buck-boost convertersering dinamakan converter dengan atau tanpa isolasi.





FORWARD CONVERTERForward converter terbagi dari dua jenis yaitu one-switch dan two-switch.Gambar 7a dan 7b menggambarkan rangkaian One-switch forward converter.

+

-

IN

S1

Np

CRL +

-

UO

L

Ns

S2

D1

gb.7b

n = Np/Ns

D2

+

-

IN

Np

L

gb.7a

n = Np/NsINA

B

CRL +

-

UONs

S2a

S2b

OUT

Prinsip kerja:Bila posisi saklar S1 dan S2 pada A, maka transformator akan bekerjamentransfer daya ke gulungan sekunder dan akan mengalir arus ke L2 danbeban C dan RL.Bila posisi saklar S1 dan S2 dipindah ke posisi B, maka arus akan mengalirmelalui S2B ke kumparan, sementara S2A dalam posisi reverse bias. TahananR1 dan Dioda D1 berfungsi untuk menghilangkan loncatan pulsa akibat dariefek induktansi dari transformator.

Gambar 8 menggambarkan prinsip dasar dan implementasi rangkaian two-switch forward converter.





Prinsip dasartwo-switch forward converter.

+

-

IN

S2

Np CRL +

-

UO

L

Ns

S2a

S2bD1

gb.8

n = Np/Ns

D2

S1

Rangkaian two-switch lebih efisien dengan dipasang dua buah dioda sebagaireset trainsistor.Rangkaian ini dibentuk oleh dua buah saklar primer.

Gambar 9 menggambarkan Rangkaian Push-pull Converter.Pada prinsipnya rangkaian push-pull converter merupakan gabungan dari duabuah one-switch forward converter dengan maising-masing saklar primer S1dan S2 yang bekerja secara bergantian dengan perbedaan fasa 180o.Pada saat Transistor S1 on, maka dioda S3A aktif dan menghantarkan arusmelalui induktor L ke beban C dan RL. Pada setengan perioda berikutnya S1off, S2 on, sehingga Dioda S3B on den menghantarkan arus ke beban C danRL melalui induktor L.

+

-

IN Np C

RL+

-

UO

L

Ns

Np Ns

n=Np/Ns

I

S1 off

off

on

on

S2

S3A

B

IN

outI

Gambar.9a. Rangkaian Push Pull Converter





+

-

IN

NpC

RL+

-

UO

L

Ns

S1

gb.9b

S3B

Np Ns

S2

S3A

n=Np/Ns

Gambar 10 a dan b menunjukan prinsip dasar dan rangkaian Half bridgeconverter

+

-

IN

NpC

RL+

-

UO

L

Ns

Ns

n=Np/Ns

IS1

offon

S3A

B

IN

on

off

S2

C1

C2

OUTI

Gambar.10a





+

-

IN

NpC

RL+

-

UO

L

Ns

S1

gb.10b

S3BNsS2

S3A

n=Np/Ns

D1

D2

C1

C2

Capasitor C1 dan C2 berfungsi sebagai pembagi tegangan input dan mereduksiloncatan tegangan pulsa akibat efek induktansi. D1 dan D2 sebagai komutasiyang mengamankan kerja transistor. Transistor S1 dan S2 bebekrja secarabergantian dengan beda fasa 180o. Dan masing-masing transistor dikendalikandengan bias tegangan 1/2 tegangan input.

Gambar 11 a dan 11 b menunjukkan prinsip dasar full-bridge converter

+

-

IN

NpC

RL+

-

UO

L

Ns

Ns

n=Np/Ns

IS1

offon

S3A

B

IN

on

off

S2

OUTI

Np

S4 offon

on

offS5

Gambar.11a





+

-

IN

NpC

RL+

-

UO

L

Ns

S1

gb.11b

S3BNsS2

S3A

n=Np/Ns

D1

D2

S4

S5

D4

D5

Pada rangkaian full-bridge converter, kapasitor pembagi tegangan digantidengan dua buah saklar S4 dan S5. Pada saat Transistor S4 on bersamaandengan transistor S2, maka transistor S1 dan S5 off demikian pula sebaliknya.Beda fasa ke dua kondisi tersebut 180o.





FLYBACK CONVERTERRangkaian flyback converter dibentuk dari induktif-buck converter yangditambah dengan trafo isolator

+

-

IN

S1

Np

CRL +

-

UONs

S2

D1

gb.12b

n = Np/Ns

D2

+

-

IN

Np

gb.12a

n = Np/NsINoff

on

C

RL

+

-

UONs

S2

OUT

off

on

S1

R1

Bila S1 on S2 off, gulungan primer Np menyimpan energi dalam inti transformer.Karena posisi S2 open (dioda S2 menadapat tegangan mundur daritransformator sekunder yang polaritasnya mempunyai beda fasa 180o terhadaptransformator primer), maka kapasitor C men-supply arus ke beban RL. Padasaat input transistor low, maka transistor S1 open, sementara sekundertransformator memberi tegangan arah maju kepada dioda S2. Dan arusdilewatkan ke beban C dan RL.Flyback converter sangat populer dipergunakan pada daya rendah (< 200W).dengan multiple output yang bisa dikembangkan lebih banyak dengan caramenambahkan jumlah gulungan sekunder transformator.





Tabel I Karakterstik dari beberapa SMPSJenis

ConverterJenisPowerrange

Keuntungan Kerugian

Flyback (Twoswitch)

<250 W Tanpa input induktor Sebuah dioda per

output Pelipatan tegangan

output mudah Kontrol mudah

Transformator lebihbesar dari sistemBridge

Kapasitor outputlebih besar darisistem forward

Arus puncak lebihbesar dari sistemforward

Forward(Two switch)

<500W Output power lebihbesar dari flyback

Output ripple lebihbaik dari flyback

Transformator lebihbesar dari sistemBridge

Sulit distabilkan

Half Bridge <1000 W Transformator lebihkecil dari forward

Primer switch bekerjapada 1/2 Uin

Dibutuhkan arusRMS yang besarpada kapasitorprimer

Diperlukan duakutup small signal

Full Bridge <2000W Daya ganda padaoutput dengan switchyang sama

Transformator lebihkecil dari forward

Tidak diperlukankapasitor primer yangbesar RMS-nya

Pengendalianswitch lebihkompleks


Push-pull <100W Sangat sederhana Problem fluxsymetry

Transformatoroversize

Switch memerlukansekitar 2 Uin






CONTOH SMPS

Rangkaian converter dengan direct duty cycle control

+

-

IN

CRL +

-

UO

L

Ns

S2a

S2bu

flip-flopQ

SR

clock

Negative Edge triggered

PWMcomparator

Uea

Uramp

Currentsource

RC

Zb

Za

Uref

I

Error Amplifier

S1

Gambar.13a

Tclock

switch

comparatorinputs

ramp

Uea

ON

OFF

Gambar.13bSaklar primer dipergunakan Mos-FET karena mempunyai respon yang cepatterhadap perubahan kondisi on-off (pen-saklaran) dan sangat cocok untuk





sistem switching. Current source merupakan sumber pembentukan gelombangsegitiga betuk RAMP yang kemudian dikomparasikan (dibandingkan) denganlevel tegangan dc Uea pada rangkaian komparatosr. Maka akan didapatkanpulsa lebar denyut atau yang populer disebut PWM (Pulse Width Modulation)yang akan mengendalikan Gate dari Mos-FET.Tegangan output dari converter diumpan balikkan melalui tahanan inputfeedback Za yang dibandingkan dengan tegangan referensi Uref yang nantinyaakan menghasilkan level tegangan Uea.Dengan demikian akan dicapai koreksi dan kestabilan tegangan outputconverter.Rangkaian Forward Conveter dengan Current-Mode Control

+

-

IN

CRL +

-

UO

L

Ns

S2a

S2bu

flip-flopQ

SR

clock

Negative Edge triggered

PWMcomparator

Uea

Uramp

Zb

Za

UrefError Amplifier

S1

Gambar.14a

Tclock

switch

comparatorinputs

ramp

Uea

ON

OFF

Gambar.14bPada kedua rangkaian di atas, gulungan primer dan sekunder transformatorterisolir. Sedang kontrol output ke input dilakukan oleh tahanan feedback Za





STEP UP DC-DC CONVERTER

A. PRINSIP PENGUBAH TEGANGAN

U 1 U 2

t r a n sf o r m a t o r

In v e rt e r D C - A C P e n y e a r a h A C - D C

Gb.1 prinsip perubahan tegangan

Umumnya perubah tegangan DC adalah penurun tegangan yang seringdijumpai pada rangkaian elektronika melalui pembagi tegangan (voltagedevider0 atau penstabil tegangan. Pada beberapa keperluan rangkaianelektronika membutuhkan fasilitas tegangan DC yang lebih tinggi dari tegangansumbernya (step up). Untuk itu diperlukan rangkaian DC Converter yangb biasdikembangkan untuk bermacam-macam tegangan DC output.Tegangan DC input U1 dirubah oleh rangkaian inverter DC-AC menjaditegangan AC. Tegangan AC ini sangat fleksibel untuk dikembangkan menjadistep up atau step down tergantung dari kebutuhan melalui transformator.Tegangan AC dari sekunder transformator disearahkan menjadi tegangan DCmelalui penyearah AC-DC. Tegangan DC keluarannya adalah U2.

B. Rangkaian Kontrol PWM

Invereter DC-AC bias dibagun dengan sebuah rangkaian push-pull MOSFET yang dikendalikan pada masing-masing Gate-nya oleh pulsa kotakyang bisa dikendalikan lebar sempit pulsanya (PWM). Beban dari masing-masing Drain diumpankan ke primer transformator yang besar teganganoutput AC-nya tergantung dari luas integral dari sudut konduk Drain-SourceMOS FET yang dikendalikan oleh lebar sempitnya pulsa PWM padainputnya.

Rangkaian kontrol PWM seperti yang ditunjukkan pada gambar 2 dibangundengan menggunakan IC TL494





+ U B 1 5 V

O U T P U T 1

O U T P U T 1

O P E N

O P E N

5 0 k

T E S TIN P U T

1 2d e a d tim ef e e d b a c k

R TC T

( + )( - )

o u tp u tc o n tr o l

4

3

65

12

( + )( - )

1 6

1 5

1 3

8

9

1 1

1 0

1 4

7

C 1

E 1

C 2

E 2

s te e r in gc o n tr o l

U z

r e fo u tp u t

Gambar.2a. Blok Schema IC494 PWM Gambar2b Top View TL494

1 D

C 1

O S C IL LA T O RR TC T

6

4

= 0 , 1V

N O N IN VIN P U TIN VIN P U T

12

N O N IN VIN P U TIN VIN P U T

1 3

1 5

F E E D B A C K

D E A D T IM E C O N T R O LC O M P A R A T O R

E R R O R A M P .

E R R O R A M P .

1

2

P W M C O M P .

O U T P U T C O N T R O L

0 ,7 m A

R E F E R E N C ER E G U LA T O R

P U L S E S T E E R IN G F L IP - F L O P

C 1

E 1

C 2

E 2

8

9

1 1

1 0

U B

U R E F

G N D

1 2

14

7

Gambar.2c Function block diagram





t e g a n g a np a d a C 2

t e g a n g a np a d a C T

U B

0 VU B

0 V

0 %m a x

v o lt a g e w a v e f o r m s

t r e s h o ld v o lt a g e

t r e s h o ld v o lt a g e

0 V

0 ,7 Vf e e d b a c k

Gambar.3 bentuk sinyal dari pin-pin IC TL 494

Pulsa PWM dari PWM comparator diperbaiki bentuknya oleh pulse steering flip-flop.Error amplifier dilengkapi dengan pembatas arus 0,7 mA. Masing-masingoutput transistor bias difungsikan secara Common Emitter maupun Emitterfollower, baik secara tunggal maupun secara push-pull.

C. MOS FET DC to DC

Pin 5 dan 6 dari IC TL 494 adalah merupakan komponen pembentukgelombang RAMP, yang bila di-komparasi-kan dengan level tegangan tertentu,maka pada output komparator akan menghasilkan pulsa lebar denyut PWM(Pulse Width Modulation). Melalui Pulse Steering Flip-Flop ( berupa D flip-flop)yang ada dalam IC TL 494, pulsa PWM akan dikembangkang menjadi dua buahpulsa PWM yang berbeda fasa 180o untuk menggerakkan MOS FET yangdipasang secara Push-Pull. Pulsa PWM yang diumpankan melalui Gatetersebut akan meng-kondisi-kan junction (sifat hantar) antara Drain dan Sourcedari MOS FET yang secara bersama-sama akan menghasilkan pulsa kotakbolak-balik (AC). Masing-masing Drain dari MOS FET dihubungkan ke sebuahtransformator toroid dengan inti ferrit, karena pulsa PWM bekerja pada frekuensisekitar 50 kHz. Transformator tersebut di-fasilitasi dengan lilitan primer centertap dan lilitan sekunder center tap yang pada outputnya bias dikembangkan





untuk tegangan output yang dikehendaki. Pada sisi sekunder dihubungkan kedioda bridge untuk mendapatkan tegangan DC sesuai dengan yang diinginkan.

Kesimpulannya adalah MOS FET DC to DC berfungsi untuk merubah teganganDC yang lebih rendah ke tegangan DC yang lebih tinggi sesuai dengan yangdiinginkan.

Salah satu contoh rangkaian bias dilihat pada gambar 4 di bawah ini





Lembar Percobaan/Latihan/Evaluasi

1. Jelaskan secara singkat mengapa ditemukannya power supply jenisswitching (Switched Mode Power Supply).

2. Tuliskan apa yang membedakan antara power supply jenis linier dan powersupply switching.

3. Tuliskan keuntungan dan kerugian dari kedua jenis power supply.4. Jelaskan prinsip kerja dari power supply switching jenis buck converter dan

boost converter.5. Apa yang dimaksud dengan buck boost converter dan jelaskan secara

singkat prinsip kerjanya?6. Sebutkan dimana aplikasi dari power supply jenis switching kebanyakan

digunakan.7. Jelaskan prinsip kerja power supply switching jenis buck boost converter

Lembar Jawaban

1. Pada kenyataannya power supply jenis linier mempunyai efisiensi saatpentransferan daya/energi ke beban maksimum hanya sebesar 50%,sehingga banyak daya yang hilang percuma.Oleh karena itu dengan ditemukann dan dikembangkannya power supplyjenis switching dengan maksud untuk mengatasi pemborosan energi yangterdapat pada power supply jenis linier.

2. Yang membedakan antara power supply jenis switching dan linier adalahbagaimana daya atau energi di transfer ke beban.Pada power supply konvensional/linier daya/energi di transfer ke bebansecara kontinyu/terus menerus, sedangkan pada power supply jenisswitching daya atau energi di trnsfer ke beban secara berkala sesuaidengan frekuensi switchingnya (umumnya aplikasi frekuensi switchingdianjurkan diatas frekuensi audio dengan pertimbangan alasan tertentu).

3. Catu Daya LinierKeuntungan:Tanpa Gangguan Frekuensi Tinggi.

Noise/Ripple rendah.Sangat stabil.

Kerugian: Efisiensi rendah maksimum 50%Problem dengan Berat/bobotBentuk fisik relatif besarHarganya Mahal





Catu Daya jenis switchingKeuntungan:Efisiensi tinggi minimum 71%

Bobotnya sangat ringanHarganya Murah

Kerugian: Gangguan tegangan dan arus kejut pada frekuensi tinggiRipple/Noise pada frekuensi tinggi relatif besarTuntutan toleransi/ketepatan komponen switchingGangguan akan tegangan induksi magnetis

4. Prinsip Kerja Buck ConverterS1A tertutupL menyimpan energi magnetisS1B terbukaR menerima muatan dari C

S1A terbukaL memberikan energi pada C dan R.S1B tertutup





Prinsip Kerja Buck Converter





5. Prinsip Keja Boost ConverterS1A tertutupL menyimpan energi magnetisS1B terbukaR menerima muatan dari C

S1A terbukaL memberikan energi pada C dan R.S1B tertutup

Prinsip Kerja Boost Converter





6. Banyak diterapkan pada pesawat Televisi, Video, VCD, Computer dll.

7. Prinsip kerja daripada Buck-Boost Converter adalah sebuah ConverterGabungan dari Buck dan Boost Coverter, yang mana tujuannya adalahuntuk memperbaiki kecepatan switchingnya sehingga akan diperolehefisiensi yang lebih baik.





UMPAN BALIK





DAFTAR PUSTAKA

P.6-27/28 The ARRL Handbook for Radio Amateurs. Majalah FUNKSCHAU 1987. Majalah Elektor. Udo Leonhard Thiel: Pofesionalle Schaltnetzteil Applikationen-Franziz. Udo Leonhard Thiel: Schaltnetzteil-erfolgreich planen und dimentionieren-

Franziz.. Otmar Kilgenstein, Prof.: Schaltnetzteil in der Praxis-Vogel. John. D.Lenk: Simplified Design of Switching Power Supplies.



dasar converter

Documents