laporan dc chopper
DESCRIPTION
laporan praktikum elektronika dayaTRANSCRIPT
DC Chopper
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
DC chopper pada umumnya banyak digunakan pada aplikasi-aplikasi
industri dikarenakan DC chopper dapat mengubah tegangan DC yang tetap
menjadi tegangan DC yang variabel. DC chopper biasanya disebut juga dengan
DC-DC konverter karena mengubah secara langsung dari tegangan DC ke DC.
Penggunaan DC chopper sangat luas. Mulai dari penggunaan pengontrolan
putaran motor, kereta troli, truk pengangkat barang dll. Alat yang digunakan
umumnya harus mempunyai pengontrolan akselerasi yang bagus dan respon
yang cepat.
1.2 MAKSUD DAN TUJUAN
Adapun maksud dan tujuan dari praktikum ini adalah :
1. Memahami rangkaian dasar DC chopper (buck).
2. Mampu menghitung kapasitas masing-masing komponen DC chopper.
3. Menganalisa Daya output, VI dan I keluaran DC chopper.
1.3 PEMBATASAN MASALAH
Untuk mendapatkan hasil pembahasan yang maksimal, maka perlu membatasi
masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalahnya adalah :
1. Data-data yang diperlukan diperoleh dari data praktikum dan simulasi DC
chopper.
1
DC Chopper
BAB II
TEORI DASAR
2.1 TEORI PERCOBAAN
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. Pada
dasarnya, penghasilan 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.
Secara umum ada dua fungsi pengoperasian dari DC Chopper yaitu penaikan
tegangan dimana tegangan keluaran yang dihasilkan lebih tinggi dari tegangan
masukan, dan penurunan tegangan dimana tegangan keluaran lebih rendah
dari tegangan masukan.
Gambar 1.Diagram DC Chopper
2
DC Chopper
Gambar 2.Rangkaian DC converter sederhana
Gambar 3.Tegangan keluaran DC konverter
Cara yang digunakan dalam pengaturan output tegangan dengan
memberikan frekuensi tetap ton-toff switching(dengan frekuensi tetap waktu
periode T =(t on + t off) dan mengatur durasi on pada switch untuk pengaturan
3
DC Chopper
tegangan keluaran. Cara ini dinamakan Pulse Width Modulation (PWM) switch
dengan duty ratio D, didefinisikan sebagai ratio dari durasi waktu periode.
Dc to Dc Convertion Pada frekuensi konstan PWM, pengaturan switch
sinyal terdiri dari pengaturan on off dihasilkan dengan membandingkan
pengaturan level sinyal tegangan Vcontrol dengan bentuk gelombang gergaji
yang ditunjukkan pada gambar. Frekuensi ini akan tetap konstan di bawah
pengaturan PWM dan berkisar beberapa kilohertz hingga ratusan kilohertz.
Gambar 4. Blok diagram PWM
Gambar 5. Comparator Signal PWM
4
DC Chopper
2.2 DC Chopper Buck (Step Down Converter)
Buck converter merupakan salah satu bentuk converter dimana tegangan
output dihasilkan dengan menurunkan tegangan input. Keuntungan pada
konfigurasi Buck antara lain adalah 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 dibutuhkan pun relatif kecil. Kekurangan yang
ditemukan misalnya adalah tidak adanya isolasi antara masukan dan keluaran,
hanya satu keluaran yang dihasilkan, dan tingkat ripple yang tinggi pada arus
masukan. Metoda Buck sering digunakan pada aplikasi yang membutuhkan
sistem yang berukuran kecil.
Gambar 6. Rangkaian DC chopper buck
Sesuai dengan rangkaiannya, buck converter dibagi menjadi 2 bagian ketika
beroperasi.
1. Pada saat transistor S tertutup pada t=0 arus masukkan melewati filter induktor
L, filter kapasitor C dan beban R.
Pada tegangan induktor, Gambar 5 menunjukan rangkaian ketika Switch S Ditutup
Pada tegangan rangkaian induktor
5
DC Chopper
Gambar 7. Rangkaian DC chopper buck ketika S ditutup
Gambar 8. Grafik tegangan dan arus pada induktor
1. Menyebabkan kenaikan sacara linier pada arus induktor. Pada saat
transistor S terbuka pada t=t1 dioda D mengkonduksikan energi yang tersimpan
6
DC Chopper
pada L kemudian diteruskan ke C dan D, arus induktor akan terus menurun hingga
S menutup kembali pada cycle selanjutnya .Rangkaian nya ditunjukkan :
Gambar 9. Rangkaian ketika switch S terbuka
Tegangan dan Arus Pada Induktor Menyebabkan arus mengalir melewati dioda.
Ditunjukkan pada gambar 8.
Gambar 10. Grafik tegangan dan arus pada induktor
7
DC Chopper
Gambar 11. Grafik arus pada induktor
2.3 DC Chopper Boost
Konfigurasi DC chopper BOOST digunakan sebagai penaik tegangan. Jika
tegangan keluaran yang dinginkan lebih besar dari tegangan masukan, maka
rangkaian Boost dapat dipakai. Topologi Boost terlihat pada Gambar 10. Pada
operasi CCM (Continuous Conduction Mode) , tegangan keluaran dan
tegangan masukan diekspresikan seperti:
Gambar 12. Pengubah boost
Boost juga memiliki efisiensi tinggi, rangkaian sederhana, tanpa transformer
dan tingkat ripple yang rendah pada arus masukan. Namun juga Boost tidak
memiliki isolasi antara masukan dan keluaran, hanya satu keluaran yang
8
DC Chopper
dihasilkan, dan tingkatan ripple yang tinggi pada tegangan keluaran. Aplikasi
Boost mencakup misalnya untuk perbaikan faktor daya (Power Factor), dan
untuk penaikan tegangan pada baterai.
2.4 Tegangan Ripple Keluaran
Gambar 13. Rangkaian dan grafik arus keluaran
Dari rangkaian dan grafik arus keluaran didapatkan rumus :
Sehingga didapatkan rumus ripple :
9
DC Chopper
2.5 Operasi Discontinous Current
Gambar 14. Rangkaian Pack Konverter
Rangkaian Pack konverter dengan tegangan induktor rata-rata adalah nol,
dengan persamaan :
10
DC Chopper
Gambar 15. Tegangan Pada Discountinous Mode
Tegangan Pada Discontinous Mode Rata-rata arus keluaran induktor sama
dengan arus resistor (karena rata-rata arus kapasitor adalah nol). Persamaan
adalah :
11
DC Chopper
BAB III
LANDASAN TEORI
3.1 ALAT-ALAT PRAKTIKUM
1. Sumber DC.
2. Dioda.
3. MOSFET.
4. Ampere meter.
5. Volt meter.
6. Kapasitor.
7. Induktor
8. Laptop.
3.2 PROSEDUR PERCOBAAN
Buatlah Rangkaian seperti di bawah ini :
a. DC chopper BUCK
Gambar 16. Rangkaian Percobaan BUCK
12
DC Chopper
b. DC Chopper BOOST
Gambar 17. Rangkaian Percobaan BOOST
3.3 DATA DAN HASIL PENGAMATAN
Tabel 1. Hasil Pengamatan
NODuty Cycle
DC Chopper BUCK DC chopper BOOSTVo IL Po Vo IL Po
1 20% 5,93954 0,365976 2,17372 4,15018 4,15018 17,22399 2 40% 5,94612 0,351799 2,09183 8,19003 2,27025 18,59342 3 50% 5,89839 0,302651 1,78515 5,69037 4,70163 26,75401 4 70% 5,86544 0,318967 1,87088 4,72543 4,72543 22,3296 5 80% 4,13272 0,695682 2,87505 6,68439 2,21028 14,7744 6 90% 5,99644 0,313121 1,87762 8,21767 6,5225 53,5997
13
DC Chopper
Hasil Simulasi DC chopper BUCK
• Duty Cycle 20%
14
DC Chopper
Gambar 18. Duty cycle 20% (BUCK)
• Duty Cycle 40%
Gambar 19. Duty cycle 40% (BUCK)
15
DC Chopper
• Duty Cycle 50%
Gambar 20. Duty cycle 50% (BUCK)
16
DC Chopper
• Duty Cycle 70%
17
DC Chopper
Gambar 21. Duty cycle 70% (BUCK)
• Duty Cycle 80%
Gambar 22. Duty cycle 80% (BUCK)
18
DC Chopper
• Duty Cycle 90%
Gambar 23. Duty cycle 90% (BUCK)
19
DC Chopper
Hasil Simulasi DC chopper BOOST
• Duty Cycle 20%
20
DC Chopper
Gambar 24. Duty cycle 20% (BOOST)
• Duty Cycle 40%
Gambar 25. Duty Cycle 40% (BOOST)
21
DC Chopper
• Duty Cycle 50%
22
DC Chopper
Gambar 26. Duty cycle 50% (BOOST)
• Duty Cycle 70%
23
DC Chopper
Gambar 27. Duty cycle 70% (BOOST)
• Duty Cycle 80%
Gambar 28. Duty cycle 80% (BOOST)
24
DC Chopper
• Duty Cycle 90%
25
DC Chopper
Gambar 29. Duty cycle 90% (BOOST)
26