elda buck pengatur tegangan
TRANSCRIPT
BUCK CONVERTER
Oleh :
Carenina Zabo (2209 106 086)
Chicco H.A (2209 106 092)
M. Faishal Adityo (2209 106 093)
Farid Miharja (2208 100 658)
Kukuh Siwi Kuncoro (2208 100 665)
Lanang Satrio (2208 100 665)
Endi Jaka Prakosa (2208 100 528)
Sasongko K. (2208 100 551)
Hudan Guntur Anggono (2208 100 555)
Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya
2010
BAB I
PENDAHULUAN
1. Buck Converter
Buck converter adalah salah satu topologi DC-DC konverter yang digunakan
untuk menurunkan tegangan DC. Prinsip kerja rangkaian ini adalah dengan kendali
pensaklaran. Komponen utama pada topologi buck adalah penyaklar, dioda freewheel,
induktor, dan kapasitor.
Gambar 1. Topologi Buck Converter
Penyaklar dapat berupa transistor, mosfet, atau IGBT. Kondisi saklar terbuka
dan tertutup ditentukan oleh isyarat PWM. Pada saat saklar terhubung, maka induktor,
kapasitor, dan beban akan terhubung dengan sumber tegangan. Kondisi semacam ini
disebut dengan keadaan ON(ON state). Saat kondisi ON maka dioda akan reverse bias.
Sedangkan saat saklar terbuka maka seluruh komponen tadi akan terisolasi dari sumber
tegangan. Keadaan ini disebut dengan kondisi OFF(OFF state). Saat kondisi OFF ini
dioda menyediakan jalur untuk arus induktor. Buck converter disebut juga down
converter karena nilai tegangan keluaran selalu lebih kecil dari inputnya.
Gambar 2. Keadaan ON(ON State)
Pada saat kondisi ON maka rangkaian buck converter akan nampak seperti
gambar 2. Dioda akan reverse bias. Dengan demikian maka tegangan pada induktor
adalah
(1.1)
Sehingga diperoleh,
(1.2)
selama nilai turunan dari arus adalah konstanta positif, maka arus akan bertambah secara
linear seperti yang digambarkan pada gambar 3 selama selang waktu 0 sampai dengan
DT. Perubahan pada arus selama kondisi ON dihitung dengan menggunakan persamaan
1.2
(1.3)
(1.4)
Gambar 3 Arus induktor
Pada saat kondisi OFF atau saklar terbuka, maka dioda menjadi forward bias
untuk menghantarkan arus induktor, dan rangkaian buck converter akan nampak seperti
gambar 2.4 Tegangan pada induktor saat saklar terbuka adalah
(1.5)
Sehingga diperoleh
(1.6)
turunan dari arus di induktor adalah konstanta negatif, dan arus berkurang secara linear,
seperti yang ditunjukkan pada gambar 3 pada ruas (1-D)T. perubahan pada arus induktor
ketika saklar terbuka adalah
(1.7)
(1.8)
Gambar 4 Keadaan OFF
Operasi keadaan tunak(steady state) terpenuhi jika arus pada induktor pada
akhir siklus penyaklaran adalah sama dengan saat awal penyaklaran, artinya perubahan
pada arus induktor selama satu periode adalah nol. Hal ini berarti
(∆iL)closed + (∆iL)open = 0
Berdasarkan persamaan (∆iL)closed dan (∆iL)open diperoleh
(1.9)
Dengan menyelesaikan Vo diperoleh hubungan
(1.10)
Yang sama dengan apabila kita menghitung nilai dari integral keluaran selama 1 periode
(1.11)
Berdasarkan pada persamaan 1.10 Dan 1.11 Karena nilai tegangan keluaran buck
converter sebanding dengan nilai duty cycle, maka untuk memperoleh nilai keluaran
tegangan yang bervariasi, caranya adalah dengan mengubah nilai duty cyclenya.
BAB II
PEMBAHASAN
Parameter buck converter
Asumsi:
Vin = 100 VDC
RLoad = 10
V ripple < 5%
I ripple < 5%
Frekeuensi = 50 KHz
Duty Cycle = K = 60%
Desain buck converter
1. Penentuan Vout yang diinginkan:
2. Penentuan nilai Induktansi (L) dan nilai Capasitor (C)
Ripple =5 %
Nilai inductor dan kapasitor dihitung pada saat keadaan rangkaian switch off
Penentuan nilai induktor
Penentuan nilai capasitor
GAMBAR DESAIN RANGKAIAN
HASIL SIMULASI
Gambar Gelombang Vpulsa
Dengan Vpeak to peak = 1V
Gambar Gelombang Vout
Gambar Gelombang Vref, Vpulsa, Vout dan Vsum
BAB 3
KESIMPULAN
1. Buck converter adalah Rangkaian untuk menurunkan tegangan DC
2. Dari percobaan diatas dibuktikan bahwa pada rangkaian buck converter semakin besar duty cycle maka Vout nya semakin besar dan begitu juga sebaliknya.
3. Nilai kapasitor yang didapat adalah 1,6 mF dilihat dari perhitungan. Ini dipengaruhi oleh nlai tegangan.
4. Nilai induktornya yang di dapat adalah 16 mH dilihat darui perhitungan. Ini dipengaruhi oleh nlai tegangan.
5. Pada saat simulasi awal terdapat eror kenaikan tegangan sampai 100 volt lebih. Itu dikarenakan P1nya belum bekerja sepenuhnya.
6. Nilai Vout tergantung pada duty cycle.
7. Kontroler P1 digunakan agar nilai Vout dapat stabil.
8. Kita dapat mendisain Vout buck sesuai yang kita inginkan.