Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
-
Upload
arif-hidayat -
Category
Documents
-
view
233 -
download
0
Transcript of Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
1/20
Praktikum 9. Buck Converter
Tujuan :
1. Mengetahui cara kerja step-up DC-DC Converter
2. Mengetahui konsep continuous (CCM) and discontinuous current
mode (DCM)
3. Mengetahui bentuk arus yang mengair didaam induktor
!. Mengetahui hubungan antara tegangan input" tegangan aoutput
dan #$M
Dasar Teori
%uck Converter ber&ungsi untuk mengubah tegangan input menjadi
tegangan output yang ebih rendah. 'onverter ini juga dikena
dengan istiah step don converter.
ambar *.* +angkaian buck converter
,ransistor akan ber&ungsi sebagai sitch" yang kondisi on dan
o&&nya tergantung dari sinya trigger puse idth moduation
(#$M)" yang beroperasi pada &rekuensi tinggi.
Analisis RangkaianDaam anaisis rangkaian ini" sitching yang terjadi pada sitch
transistor dan diode dianggap idea ( vot). 'emudian ada dua
kondisi untuk anaisis yaitu adaah kondisi pada saat transistor
/0 dan pada saat transistor /.
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
2/20
ambar *.* +angkaian pengganti buck converter
(a) transistor /0
(b) transistor /
eama transistor /0" maka rangkaian pengganti dari buck
converter adaah sebagaimana daam gambar *.* (a). Dari rangkaian
tersebut didapatkan tegangan diode D akan sama dengan
in.ehingga dari persamaan ini didapatkan
outLD VVV +=
outinLoutLin VVVVVV =+=
ehingga arus yang mengair daam induktor akan naik secara
inier" yang besarnya tergantung dari ama menutupnya transistor
(ton).
onoutinLtoutini
t
i
L tVVLIdVVLdd
d
LV )(1
)(1
===
4ama tonadaah sama dengan duty cyce dikaikan periode geombang
(D,). ehingga rumus diatas bisa dituiskan daam bentuk
persamaan yang ain.
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
3/20
DTVVL
IoutinL
)(1
=
eama transistor /" maka rangkaian pengganti dari buck
converter adaah sebagaimana daam gambar *.* (b). Dari rangkaian
tersebut didapatkan tegangan diode D akan sama dengan
no.ehingga dari persamaan ini didapatkan
outLD VVV +=
ehingga arus yang mengair daam induktor akan turun secara
inier" yang besarnya tergantung dari ama membuka transistor (,-
ton).
))((1
onoutLt
out
i
t
i
outL tTV
LId
L
Vd
d
dLVV ====
4ama (,-ton) adaah sama dengan 1 dikurangi duty cyce dikaikan
periode geombang (1-D),. ehingga rumus diatas bisa dituiskan
daam bentuk persamaan yang ain.
TDVL
IoutL )1()(
1=
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
4/20
ambar *.* ,egangan dan arus pada buck converter
Dari dua persamaan diatas" yaitu pers. 1 dan pers. 3 pada saat
kondisi steady state" yaitu ILarus naik dan ILarus turun5
))((1
&)(1
onoutLonoutinL tTVL
ItVVL
I ==
Dari persamaan tersebut jika arus naik dan arus turun dijumahkan
akan sama dengan no" sehingga didapatkan persamaan dibaah ini.
inon
inout VDT
tVV ==
Perhitungan nilai induktor L
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
5/20
Menentukan niai 4 sangat berkaitan erat dengan mode arus didaam
poer suppy. ,erdapat dua macam mode arus didaam poer suppy
yaitu continuous current mode (CCM) dan discontinuous current
mode (DCM).
ambar *.* (a) CCM untuk niai 4 yang besar
(b) CCM untuk niai 4 yang sedang
(c) CCM kritis untuk niai 4 yang keci (4kritis)
6ntuk menentukan baha arus induktor ada di CCM" maka dapat
diperoah dengan cara menentukan niai 4kritis. 'emudian denganmendisain niai 4 diatas niai 4kritis akan didapatkan arus
induktor ada di CCM. Dengan kata ain pemiihan induktor 4 sangat
mempengaruhi niai IL. emakin besar 4" maka IL akan semakin
keci" demikian juga sebaiknya (7rtinya 4 minimum akan diperoeh
daam kondisi ILma*imum). edangkan ILma*imum diperoeh pada
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
6/20
aktu CCM kritis. 'esimpuan yang dapat diambi adaah untuk
menentukan mode poer suppy ada di CCM" maka induktor 4 harus
didisain diatas niai minimumnya. 0iai 4 minimum yang digunakan
adaah niai 4kritis.
0iai ILma*imum terjadi jika IL8 2Iinpada saat tegangan input
minimum. 7kan tetapi pada kondisi ini osses sitching transistor
adaah yang paing tinggi. Demikian juga dengan &aktor &rekuensi"
semakin besar &rekuensi kerja yang dipiih" niai induktor 4 akan
semakin keci" akan tetapi osses dari sitching transistor akan
semakin tinggi.
ambar *.* (a) DCM untuk niai 4 ebih keci dari 4kritis
6ntuk niai 4 minimum CCM adaah didapat sebagai berikut
inon
inout VDT
tVV ==
Disubstitusikan kedaam
DTVVL
IoutinL
)(1 =
ehingga didapatkan baha untuk 4 minimum
fV
VVV
IL
in
out
outin
L
)(1
min
=
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
7/20
9ika niai yang dipiih untuk sebuah induktor adaah dibaah
niai 4 minimum" maka mode poer suppy akan bekerja di mode DCM"
sebagaimana terdapat daam gambar *.*
Alat Yang diutuhkan
1. /sciiscope
2. #oer uppy 12 ot DC
3. 7/ meter
4. ariabe +esistor 27mp" 1k
Prosedure !erja
,ahapan kerja adaah sebagai berikut5
1. Membuat rangkaian seperti gambar (a) dibaah ini
2. Mengatur in 8 12 DC Cin 8 !:u +s1 8 "
+s2 8 .2; 4 8 1m< D 8 ;=
rek 8 ; k 4oad 8 12
3. ambarah arus induktor" tegangan sitch" dan tegangan
output!. 6angi dengan D 8 2=" !=" ?= dan @=
;. antiah niai induktor dengan 4 8 ?u< dan 3u
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
8/20
ambar (a)
ambar (b)
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
9/20
Praktikum "#. Boost Converter
Tujuan :
1. Mengetahui cara kerja step-up DC-DC Converter
2. Mengetahui konsep continuous (CCM) and discontinuous current
mode (DCM)
3. Mengetahui bentuk arus yang mengair didaam induktor
!. Mengetahui hubungan antara tegangan input" tegangan aoutput
dan #$M
Dasar Teori
%oost converter ber&ungsi mengkonversikan tegangan input
menjadi tegangan yang ebih tinggi disisi output. Converter ini
juga biasa disebut sebagai step-up converter.
Converter ini biasa dipakai oeh suatu aat yang memerukan
tegangan yang ebih tinggi dari pada supainya (misa baterai).
ambar *.* +angkaian boost converter
Analisis Rangkaian
Daam anaisis rangkaian ini" sitching yang terjadi pada sitch
transistor dan diode dianggap idea ( vot). 'emudian ada duakondisi untuk anaisis yaitu adaah kondisi pada saat transistor
/0 dan pada saat transistor /.
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
10/20
ambar *.* +angkaian pengganti boost converter
(c) transistor /0
(d) transistor /
eama transistor /0" maka rangkaian pengganti dari boost
converter adaah sebagaimana daam gambar *.*. Dari gambar
tesebut dapat dijeaskan baha tegangan drop di induktor sama
dengan tegangan tegangan input.
Lin VV =
ehingga arus yang mengair daam induktor akan naik secara
inier" yang besarnya tergantung dari ama menutupnya transistor
(ton).
oninLtLi
t
i
L tV
LIdV
Ld
d
dLV
11=== ...(1)
4ama tonadaah sama dengan duty cyce dikaikan periode geombang
(D,). ehingga rumus diatas bisa dituiskan daam bentuk
persamaan yang ain.
DTVL
I inL )(1
=
eama transistor /" maka rangkaian pengganti dari boost
converter adaah sebagaimana daam gambar *.*. Dari gambar
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
11/20
tersebut dapat dijeaskan baha tegangan drop induktor sama
dengan penjumahan tegangan input dan tegangan output.
Linout VVV = ...(2)
ehingga arus yang mengair daam induktor akan turun secara
inier" yang besarnya tergantung dari ama membukanya transistor
(toff). Dimana toff= T - ton.
)()(11
oninoutLtLi
t
i
L tTVV
LIdV
Ld
d
dLV === ...(3)
4ama (T-ton) adaah sama dengan 1 dikurangi duty cyce dikaikan
periode geombang (1-D)T. ehingga rumus diatas bisa dituiskan
daam bentuk persamaan yang ain.
TDVVL
IinoutL
)1()(1
=
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
12/20
ambar *.* ,egangan dan arus bosst converter
Dari dua persamaan diatas" yaitu pers. 1 dan pers. 3 pada saat
kondisi steady state" yaitu ILarus naik dan ILarus turun5
)()(1
&1
oninoutLoninL tTVVL
ItVL
I ==
Dari persamaan tersebut jika arus naik dan arus turun dijumahkan
akan sama dengan no" sehingga didapatkan persamaan dibaah ini.
)1( D
V
tT
TVV in
on
inout
=
= ...(!)
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
13/20
Dari persamaan diatas" dengan mengubah variasi niai ton8 A ,"
maka niai Voutseau sama atau ebih besar daripada Vin.
Perhitungan nilai induktor L
#ersamaan trans&er energi secara umum adaah energi input sama
dengan energi output" jika semua sistem dianggap idea dan tidak
ada osses.
out
in
out
inoutoutinin I
V
VIIVIV == ...(;)
#emiihan induktor 4 sangat mempengaruhi niai IL. emakin besar
4" maka ILakan semakin keci" demikian juga sebaiknya (7rtinya
4 minimum akan diperoeh daam kondisi IL ma*imum). Dari sini
dapat digambarkan baha niai 4 terkeci dapat dipiih ketika IL
8 2Iinpada saat tegangan input minimum. 7kan tetapi pada kondisi
ini osses sitching transistor adaah yang paing tinggi.
Demikian juga dengan &aktor &rekuensi" semakin besar &rekuensi
kerja yang dipiih" niai induktor 4 akan semakin keci" akan
tetapi osses dari sitching transistor akan semakin tinggi.
Maka perhitungan niai minimum induktor adaah dengan memasukkan
pers. ! ke daam pers. 3" sehingga diperoeh untuk 4 minimum
fV
VVV
IL
out
ininout
L
1)(
1min
= ...(?)
Alat Yang diutuhkan
1. /sciiscope
2. #oer uppy 12 ot DC
3. 7/ meter
4. ariabe +esistor 27mp" 1k
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
14/20
Prosedure !erja
,ahapan kerja adaah sebagai berikut5
1. Membuat rangkaian seperti gambar (a) dibaah ini
2. Mengatur in 8 12 DC Cin 8 !:u +s1 8 .2;"
+s2 8 . 4 8 1"2m< D 8 ;=
rek 8 ; k 4oad 8 3? Cout 8 !:u
3. ambarah arus induktor" tegangan sitch" dan tegangan
output
!. 6angi dengan D 8 2=" !=" ?= dan @=
;. antiah niai induktor dengan 4 8 @u< dan !u
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
15/20
Praktikum "". Buck$Boost Converter
Tujuan :
1. Mengetahui cara kerja step-updon DC-DC Converter
2. Mengetahui konsep continuous (CCM) and discontinuous current
mode (DCM)
3. Mengetahui bentuk arus yang mengair didaam induktor
4. Mengetahui hubungan antara tegangan input" tegangan output
dan #$M
Dasar Teori
%uck %oost Converter ber&ungsi mengkonversi tegangan input
menjadi ebih keci atau menjadi ebih besar disisi output.
Converter ini merupakan kombinasi antara buck converter dan boost
converter.
ambar *.* +angkaian buck boost converter
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
16/20
Analisis Rangkaian
ambar *.* +angkaian pengganti buck boost converter
(a) transistor /0
(b) transistor /
eama transistor /0" maka rangkaian pengganti dari buck boost
converter adaah sebagaimana daam gambar *.*. Dari gambar
tesebut dapat dijeaskan baha tegangan drop di induktor sama
dengan tegangan tegangan input.
Lin VV =
ehingga arus yang mengair daam induktor akan naik secara
inier" yang besarnya tergantung dari ama menutupnya transistor
(ton).
oninLtLi
t
i
L tV
LIdV
Ld
d
dLV
11=== ...(1)
4ama tonadaah sama dengan duty cyce dikaikan periode geombang
(D,). ehingga rumus diatas bisa dituiskan daam bentuk
persamaan yang ain.
DTVL
IinL
)(1
=
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
17/20
eama transistor /" maka rangkaian pengganti dari buck boost
converter adaah sebagaimana daam gambar *.*. Dari gambar
tersebut dapat dijeaskan baha tegangan drop induktor sama
dengan tegangan output.
Lout VV = ...(2)
ehingga arus yang mengair daam induktor akan turun secara
inier" yang besarnya tergantung dari ama membukanya transistor
(toff). Dimana toff= T - ton.
)(11
onoutLtLi
t
i
L tTV
L
IdV
L
d
d
dLV === ...(3)
4ama (T-ton) adaah sama dengan 1 dikurangi duty cyce dikaikan
periode geombang (1-D)T. ehingga rumus diatas bisa dituiskan
daam bentuk persamaan yang ain.
TDVL
IoutL )1(
1=
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
18/20
Dari dua persamaan diatas" yaitu pers. 1 dan pers. 3 pada saat
kondisi steady state" yaitu ILarus naik dan ILarus turun5
)(1
&1
onoutLoninL tTVL
ItVL
I ==
Dari persamaan tersebut jika arus naik dan arus turun dijumahkan
akan sama dengan no" sehingga didapatkan persamaan dibaah ini.
)1( D
DV
tT
tVV in
on
on
inout
=
= ...(!)
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
19/20
Dari persamaan diatas" dengan mengubah variasi niai ton8 A ,"
maka niai Vout akan bergeser muai dibaah Vin kemudian naik
sampai ebih besar Vin.
Perhitungan nilai induktor L
Dengan menggunakan penurunan dan cara yang sama dengan dua
converter yang diatas" maka niai 4 minimum untuk menentukan buck
boost converter bekerja di CCM adaah
f
DV
ItV
IL in
L
onin
L =
=
11min ...(?)
Alat Yang diutuhkan
1. /sciiscope
2. #oer uppy 12 ot DC
3. 7/ meter
4. ariabe +esistor 27mp" 1k
Prosedure !erja
,ahapan kerja adaah sebagai berikut5
1. Membuat rangkaian seperti gambar (a) dibaah ini
2. Mengatur in 8 12 DC Cin 8 !:u +s1 8 "
i. +s2 8 .2; 4 8 1.?m< D 8 ;=
ii. rek 8 ; k 4oad 8 2!
3. ambarah arus induktor" tegangan sitch" dan tegangan
output
!. 6angi dengan D 8 2=" !=" ?= dan @=
;. antiah niai induktor dengan 4 8 1.2m< dan @u
-
8/10/2019 Proposal Praktikum Elka Inds DC-DC Converter (1)
20/20
ambar (a)
ambar (b)