rangkaian buck dan boost regulator dengan kontrol pwm

7/17/2019 Rangkaian Buck Dan Boost Regulator Dengan Kontrol Pwm

1/7

RANGKAIAN BUCK DAN BOOST REGULATOR DENGAN KONTROL PWM

Yulian Aska (13210119)Waktu Percobaan: Mei 2013

Laboratorium Manufaktur Elektronika - Sekolah Teknik Elektro dan InformatikaITB

Abstrak

Percobaan yang dilakukan adalah membuatrangakaian Buck dan Boost denganmenggunakan PWM. PWM dapat diperolehdari rangkaian analog menggunakankomparator ataupun dari generator signal.Dengan komparator sinyal referensi adalahsinyal dc dan sinyal input adalah sinyalsegitiga. Sinyal segitiga dapat diperoleh darirangkaian penghasil sinyal segitiga dan dari

generator sinyal. Hasil percobaanmenunjukan bahwa rangkaian Buck danBoost sudah bisa melakukan fungsinyameski belum sempurna.

Kata kunci: buck, boost, PWM, sinyalsegitiga, komparator.

1. HASILDANANALISIS

1.1 SINYAL SEGITIGA

Percobaan pertama yang dilakukan adalahmembuat sinyal segitiga dengan

menggunakan IC sebagai penghasil sinyalkotak dan rangkaian integrator untukmelakukan integral pada sinyal kotaksehingga menghasilkan sinyal segitiga!"amun karena kendala perbedaan frekuensiyang dihasilkan oleh output rangkaianpenghasil sinyal kotak dan rangkaianintegrator# sinyal segitiga tidak berhasildiperoleh!

$emudian digunakan rangkaian kedua yaiturangkaian penghasil sinyal segitiga! Berikutini adalah rangkaian yang digunakan!

Gambar 1 Rangkaian penghasil sinyalsegitiga

%p &mp yang digunakan adalah op &mp '()!*an berikut ini adalah nilai-nilai komponen

yang digunakan pada rangkaian padagambar )!

Tabel 1-1 Tabel nilai komponen pada

rangkaian gambar 1

Komponen Nilai

Rt 680 R1 1 k R2 2,7 k

C 200nF

+rekuensi yang dihasilkan oleh rangkaian diatas diperoleh dengan berhitungan sebagaiberikut!

fout,2.7

4 x680 x 200n , (./#0/ 12

*ari hasil percobaan diperoleh nilai frekuensisebesar /#./3 12!

Berikut ini adalah hasil plot output darirangkaian di atas yang di plot melaluiosiloskop!

Gambar 2 Hasil sinyal segitiga darirangkaian pada gambar 1

1.2 KOMPARATOR UNTUK PENGATURAN

PWM

Percobaan kedua yang dilakukan adalah

membuat P4M dengan rangkaian analogmenggunakan komparator! Berikut ini adalah

Lapran !egiatan Lab " Labratrium #anu$aktur %lektrnika& '% * 1


2/7

rangkaian yang digunakan pada percobaanini!

Gambar 3 Rangkaian !mparatr nnin+erting

5angkaian menggunakan sebuah komparatorLM// dan input 6in dari generator sinyaldengan frekuensi )k12 dan amplitude 076pp!6cc yang digunakan adalah sebesar 6 *C!

Besarnya 6referensi diatur dengan sebuahtrimpot yang melakukan pembagi tegangansederhana menggantikan komponen 5/ dan5(! &rtinya 6referensi akan bernilai 85) 96cc:;85ref


3/7

Gambar !mparatr dengan duty -y-le 0.

Gambar 9 !mparatr dengan duty -y-le2/.

Gambar 10 !mparatr dengan duty -y-le/0.

Gambar 11 !mparatr dengan duty -y-le

/.

1.3 RANGKAIAN BUCK

1.3.1 RANGKAIAN BUCK DENGAN

TRANSISTOR

Percobaan ketiga yang dilakukan adalahmembuat rangkaian Buck con?erter *C-to-*C! Berikut adalah rangkaian yang digunakanpada percobaan kali ini!

Gambar 12 Rangakaian *u-k n+erter

S=itch yang digunakan untuk percobaan

pertama adalah transistor 0"/7! *an nilaikomponen sebagai berikut! 5angkaian yangdigunakan belum menggunakan feedback!

Tabel 1-3 Tabel nilai komponen pada

rangkaian gambar 12

Komponen Nilai

Induktor 100 uHRbeban 5.1 k

Kapastor 22 uF

!oda "t#0.7"

Sinyal P4M digunakan dari rangkaiankomparator dari percobaan sebelumnya!P4M dari komparator diatur sebesar 7>!Sinyal input yang digunakan adalah sinyal *Csebesar 104! Berikut adalah gambar-gambarhasil percobaan!

Gambar 13 5utput 67# dari kmparatr

Terlihat dari gambar )/ bah=a output sinyalP4M memiliki duty cycle 7># frekuensi )k12 dan amplitude 0!(( 6pp! "amun karenafrekuensi yang sangat kecil dan ada kendalapada ripple tegangan kapasitor# percobaandilanAutkan dengan mengunakan pengaturanP4M menggunakan generator sinyal!

Berikut adalah sinyal input P4M yangdigunakan dengan duty cycle 7>!



4/7

Gambar 1, nput sinyal 67#

Terlihat dari gambar )( bah=a output sinyalP4M memiliki duty cycle 7># frekuensi !(k12 dan amplitude ) 6!

Gambar 1/ 'inyal input setelah terbebanidan plt sinyal utput

Terlihat bah=a sinyal input terbebani setelahdihubungkan ke rangkaian bust dan cukupmempengaruhi pula respon transien darisinyal output!

ntuk lebih Aelasnya berikut adalah outputsinyal ac yang dihasilkan dari rangkaian!

Gambar 1 'inyal utput a- rangkaian *u-k

Gambar 1 'inyal utput a- rangkaian *u-kpembesaran

Terlihat bah=a output memiliki respon orde 0sesuai dengan rangkaian! Pada saat inputhigh output rangkaaian o?erdamped danberosilasi pada saat input control lo=! "amunkarena resistansi input transistor cukup besarinput menAadi terbebani!

$emudian frekuensi diperbesar menAadi)77k12 dengan alasan Aika perioda duty cyclesemakin kecil perubahan nilai *C dari outputsemakin terlihat dengan adanya perubahanduty cycle karena perioda s=itching semakinkecil! *engan perioda s=itching semakin kecil=aktu pengisian atau charge terlihat respontransiennya!

Berikut adalah hasil percobaan berupa sinyalinput dan output dc dengan frekuensis=itching )77k12!

Gambar 1 'inyal input setelah terbebani

dan plt sinyal utput d-

"ilai *C dari osiloskop adalah (#/ 6 dansetelah dilakukan pengukuran menggunakanmultimeter diperoleh tegangan sebesar (#/6!

Gambar 19 6engukuran sinyal utputmengunkan multimeter



5/7

1.3.2 RANGKAIAN BUCK DENGAN

MOSET

Pada percobaan ini s=itch yang digunakandiganti dengan mosfet! "ilai komponen yangdigunakan adalah sebagai berikut!

Tabel 1- Tabel nilai komponen padarangkaian gambar 12

Komponen Nilai


Kapastor 22 uF

!oda "t#0.7"

$ontrol P4M menggunakan generator sinyaldengan duty cycle yang diubah-ubah! "ilaitegangan input adalah sebesar 6 dc! Berikutadalah gambar-gambar hasil percobaan ini!

Gambar 20 'inyal utput d-

Sinyal output *C yang dihasilkan darirangkaian tersebut di atas adalah sebesar )#'6 dengan tegangan input 6 dan duty cycle7>! +rekuensi yang digunakan adalah7k12!

Berikut adalah hasil tabel hasil percobaanuntuk beberapa nilai duty cycle!

Tabel 1-! Tabel "asil percobaan

rangkaian #uck

Duty cycle Vout (V)

30$ 1,57 "%5$ 1.67 "60$ 1.72 "70$ 1.76 "

80$ 1.78"

Berikut adalah output tegangan ac yangdihasilkan!

Gambar 21 'inyal utput a-

Terlihat Aika dibandingkan dengan rangkaianyang menggunakan transistor# rangkaiandengan mosfet ini lebih baik! 1al inidiperkirakan karena pengaruh resistansi daritransistor!

Gambar 22 sinyal input 67# dan 'inyal

utput a-

Sebelumnya telah dilakukan simulasi denganPSIM dengan nilai komponen sama! Berikutadalah hasil simulasinya!


Terlihat bah=a respon output ac samadengan hasil percobaan! 5espon trasnsiennaik# kemudian berosilasi! "ilai 5ippletegangan kapasitor dan ripple arus induktordapat ditentukan dari pehitungan sederhana!

ntuk rangakaian Buck ini nilai teganganoutput adalah sebesar 6o,k6s! *engan 6oadalah tegangan output# 6s adalah teganganinput# dan k adalah duty cycle!

ika dilihat dari hasil percobaan di atas hasil

belum sempurna sesuai dengan teori yangada! "amun terlihat dari tabel bah=ahubungan antara ketiga parameter sudah



6/7

benar! &rtinya dengan bertambahnya dutycycle nilai tegangan output membesar!

1.! RANGKAIAN BOOST

Percobaan keempat yang dilakukan adalahmembuat rangkaian Boost con?erter *C-to-

*C! Berikut adalah rangkaian yang digunakanpada percobaan kali ini!

Gambar 2, Rangakaian *st n+erter

Pada rangakaian di atas digunakan s=itchberupa M%S+ET dan nilai komponen sebagaiberikut!

Tabel 1-$ Tabel nilai komponen pada

rangkaian gambar 2

Komponen Nilai


Kapastor 22 uF

!oda "t#0.7"

$ontrol P4M diatur dengan menggunakanduty cycle dari generator sinyal denganfrekuensi 7k12!

Berikut ini adalah gambar-gambar hasilpercobaan yang dihasilkan!

Gambar 2/ 'inyal input 67# setelahterbebani


Gambar 2 'inyal utput d-

Berikut adalah hasil tabel hasil percobaantegangan output dc untuk beberapa nilaiduty cycle! Tegangan input yang digunakanadalah sebesar 6!

Tabel 1-% Tabel "asil percobaan

rangkaian #oost

Duty cycle Vout (V) &rus '&(

25$ 5.27 0.335$ 5.76 0.5%5$ 6.08 0.750$ 6.28 0.)55$ 6.31 160$ 6.56 1.2

65$ 6.66 1.%

Sebelumnya telah dilakukan simulasi dengan

PSIM dengan nilai komponen sama sepertirangkaian pada percobaan! Berikut adalahhasil simulasinya!




7/7

Terlihat bah=a respon output ac samadengan hasil percobaan! 5espon trasnsiennaik# kemudian berosilasi! "ilai 5ippletegangan kapasitor dan ripple arus induktordapat ditentukan dari pehitungan sederhana!

ntuk rangakaian Boost ini nilai teganganoutput adalah sebesar 6o,6s;8)-k:! *engan6o adalah tegangan output# 6s adalahtegangan input# dan k adalah duty cycle!

ika dilihat dari hasil percobaan di atas hasilbelum sempurna sesuai dengan teori yangada! "amun terlihat dari tabel . bah=ahubungan antara ketiga parameter sudahbenar! &rtinya dengan bertambahnya dutycycle nilai tegangan output membesar!

2. GAMBARDOKUMENTASIPERCOBAAN

Gambar 29 Rangkaian *u-k dengan #5'8%

Gambar 30 Rangkaian kmparatr sinyalsegitiga dan rangkaian sinyal ktak

Gambar 31 Rangkaian *st dengan #5'8%

Gambar 32 Rangkaian *u-k dengantransistr

PST&$&

Sumber gambar diakses tanggal 31 Mei 2013

http://circuit-diagram.he!.net/"#n$2d%n&erting-'#mparat#r-(ith-)isteresis*26++.html

http://!!!.pla,-h##ke,.c#m/anal#g/generat#rs/triangle*!a&e#rm*generat#r.html

http://h#mepages.!hich.net/paul.hills/'ircuits/!menerat#rs/!menerat#rs.html

http://ser&ices.eng.uts.edu.au/&enkat/pe*html/ch0+s3/ch0+s3p1.htm

http://ser&ices.eng.uts.edu.au/&enkat/pe*html/ch0+s1/ch0+s1p1.htm

Lapran !egiatan Lab " Labratrium #anu$aktur %lektrnika& '% * +
http://circuit-diagram.hqew.net/Non$2dInverting-Comparator-With-Histeresis_2677.htmlhttp://circuit-diagram.hqew.net/Non$2dInverting-Comparator-With-Histeresis_2677.htmlhttp://www.play-hookey.com/analog/generators/triangle_waveform_generator.htmlhttp://www.play-hookey.com/analog/generators/triangle_waveform_generator.htmlhttp://www.play-hookey.com/analog/generators/triangle_waveform_generator.htmlhttp://homepages.which.net/~paul.hills/Circuits/PwmGenerators/PwmGenerators.htmlhttp://homepages.which.net/~paul.hills/Circuits/PwmGenerators/PwmGenerators.htmlhttp://services.eng.uts.edu.au/~venkat/pe_html/ch07s3/ch07s3p1.htmhttp://services.eng.uts.edu.au/~venkat/pe_html/ch07s3/ch07s3p1.htmhttp://services.eng.uts.edu.au/~venkat/pe_html/ch07s1/ch07s1p1.htmhttp://services.eng.uts.edu.au/~venkat/pe_html/ch07s1/ch07s1p1.htmhttp://www.play-hookey.com/analog/generators/triangle_waveform_generator.htmlhttp://www.play-hookey.com/analog/generators/triangle_waveform_generator.htmlhttp://www.play-hookey.com/analog/generators/triangle_waveform_generator.htmlhttp://homepages.which.net/~paul.hills/Circuits/PwmGenerators/PwmGenerators.htmlhttp://homepages.which.net/~paul.hills/Circuits/PwmGenerators/PwmGenerators.htmlhttp://services.eng.uts.edu.au/~venkat/pe_html/ch07s3/ch07s3p1.htmhttp://services.eng.uts.edu.au/~venkat/pe_html/ch07s3/ch07s3p1.htmhttp://services.eng.uts.edu.au/~venkat/pe_html/ch07s1/ch07s1p1.htmhttp://services.eng.uts.edu.au/~venkat/pe_html/ch07s1/ch07s1p1.htmhttp://circuit-diagram.hqew.net/Non$2dInverting-Comparator-With-Histeresis_2677.htmlhttp://circuit-diagram.hqew.net/Non$2dInverting-Comparator-With-Histeresis_2677.html

rangkaian buck dan boost regulator dengan kontrol pwm

Documents