Rangkaian Konverter DC Ke DC Sederhana

Rangkaian Konverter DC Ke DC Sederhana - Tegangan searah (DC) pada sistem tenaga listrik saat ini sangat dibutuhkan.

Hal ini dapat kita ditemui pada berbagai macam peralatan rumah tangga di sekitar kita.

Salah satu aplikasi yang berhubungan dengan tegangan searah (DC) tersebut adalah konverter DC ke DC. Dengan rangkaian konverter DC ke DC ini kita bisa membuat dan memiliki konverter DC ke DC yang bisa digunakan untuk menyuplai sistem catu daya di dalam mobil.

Power supply atau dalam Bahasa Indonesia lebih dikenal dengan istilah catu daya berfungsi untuk menkonversikan satu bentuk sumber listrik ke beberapa beberapa bentuk tegangan dan arus yang dibutuhkan oleh satu atau lebih beban listrik.

Sistem catu-daya modern saat ini bekerja dalam mode pensaklaran, (switching), dan mempunyai efisiensi yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sistem catu-daya linier. Salah satu komponen utama dari sistem catu daya mode pensaklaran adalah konverter DC-DC.

Rangkaian Konverter DC ke DC merupakan salah satu jenis rangkaian elektronika daya yang berfungsi untuk mengkonversi tegangan masukan searah konstan menjadi tegangan keluaran searah yang dapat divariasikan berdasarkan perubahan duty cycle rangkaian kontrolnya.





Sumber tegangan DC dari konverter DC ke DC dapat diperoleh dari baterai, atau dengan menyearahkan sumber tegangan AC yang kemudian dihaluskan dengan filter kapasitor untuk mengurangi riak (ripple).

Secara garis besar, konverter DC ke DC dibagi menjadi 2 macam, yaitu tipe linier dan tipe peralihan (switching). Berikut ini kami sajikan gambar skemanya untuk bahan pembelajaran Anda yang ingin dan sedang menekuni dunia elektronika.

Rangkaian Konverter DC ke DC di atas adalah konverter DC ke DC untuk power amplifier mobil. Input 12V menghasilkan output +30 V dan-30V untuk preamp atau power amplifier. Rangkaian ini menggunakan IC SG3525, MOSFET dan switching power supply.

untuk lebih dalam mengenai konverter silahkan simak teori berikut :

DASAR TEORI

Konverter DC-DC berlaku seperti halnya trafo/transformer yang mengubah tegangan AC tertentu ke tegangan AC yang lebih tinggi atau lebih rendah. Tidak ada peningkatan ataupun pengurangan daya masukan selama pengkonversian bentuk energi listriknya

Konverter DC-DC dapat dibagi menjadi 2 kategori besar, yaitu yang terisolasi dan yang tak terisolasi. Kata ’isolasi’ disini secara sederhana bermakna adanya penggunaan trafo (isolasi galvanis) antara tegangan masukan dan tegangan keluaran konverter DC-DC.

Beberapa sumber menyebutkan bahwa konverter DC-DC yang tak terisolasi dengan istilah direct converter, dan konverter yang terisolasi dengan istilah indirect converter.

TOPOLOGI PENURUN TEGANGAN (BUCK CONVERTER

Konverter jenis buck merupakan konverter penurun tegangan yang mengkonversikan tegangan masukan DC menjadi tegangan DC lainnya yang lebih rendah. Seperti terlihat pada gambar 2,

rangkaian ini terdiri terdiri atas satu saklar aktif (MOSFET), satu saklar pasif (diode), kapasitor dan induktor sebagai tapis keluarannya.

Untuk tegangan kerja yang rendah, saklar pasif (dioda) sering diganti dengan saklar aktif (MOSFET) sehingga susut daya pada saklar bisa dikurangi. Apabila menggunakan 2 saklar aktif,

kedua saklar ini akan bekerja secara bergantian, dan hanya ada satu saklar yang menutup setiap saat. Nilai rata-rata tegangan keluaran konverter sebanding dengan rasio antara waktu penutupan saklar (saklar konduksi/ON) terhadap periode penyaklarannya. Biasanya nilai faktor daya ini tidak lebih kecil dari 0.2,

karena jika dioperasikan pada rasio tegangan yang lebih tinggi, saklar akan bekerja dibawah keandalannya dan menyebabkan efisiensi konverter turun. Untuk rasio (Vd/Ed) yang sangat tinggi, biasanya digunakan konverter DC-DC yang terisolasi atau topologi yang dilengkapi dengan trafo.

TOPOLOGI PENAIK TEGANGAN (BOOST CONVERTER)

Konverter boost berfungsi untuk menghasilkan tegangan keluaran yang lebih tinggi dibanding tegangan masukannya, atau biasa disebut dengan konverter penaik tegangan. 

Konverter ini banyak dimanfaatkan untuk aplikasi pembangkit listrik tenaga surya dan turbin angin.

Skema konverter jenis ini dapat dilihat pada gambar 3 dan gambar 4, dimana komponen utamanya terdiri atas MOSFET, dioda, induktor, dan kapasitor. Jika saklar MOSFET pada kondisi tertutup, arus akan mengalir ke induktor sehingga menyebabkan energi yang tersimpan di induktor naik.

Saat saklar MOSFET terbuka, arus induktor ini akan mengalir menuju beban melewati dioda sehingga energi yang tersimpan di induktor akan turun. Rasio antara tegangan keluaran dan tegangan masukan konverter sebanding dengan rasio antara periode penyaklaran dan waktu pembukaan saklar.

Keunggulan dari konverter boost adalah mampu menghasilkan arus masukan yang kontiniu (berlanjut)

TOPOLOGI PENURUN-PENAIK TEGANGAN (BUCK-BOOST CONVERTER)

Konverter buck-boost dapat menghasilkan tegangan keluaran yang lebih rendah atau lebih tinggi daripada sumbernya.

Skema konverter ini dapat dilihat pada gambar 4. Rangkaian kontrol daya penyaklaran akan memberikan sinyal kepada MOSFET. Jika MOSFET OFF maka arus akan mengalir ke induktor, energi yang tersimpan di induktor akan naik.

Saat saklar MOSFET ON energi di induktor akan turun dan arus mengalir menuju beban. Dengan cara seperti ini, nilai rata-rata tegangan keluaran akan sesuai dengan rasio antara waktu pembukaan dan waktu penutupan saklar.

Hal inilah yang membuat topologi ini bisa menghasilkan nilai rata-rata tegangan keluaran/bebn bisa lebih tinggi maupun lebih rendah daripada tegangan sumbernya.

TOPOLOGI CUK

Seperti halnya tipe buck-boost, konverter DC-DC topologi ini juga dapat menghasilkan tegangan keluaran yang lebih kecil ataupun lebih besar daripada sumber tegangan. 

Dengan tambahan induktor dan kapasitor pada sisi masukan, membuat topologi ini menghasilkan riak arus yang lebih kecil daripada topologi buck-boost.

TOPOLOGI SEPIC

Konverter topologi ini adalah perbaikan dari topologi konverter DC-DC tipe cuk. Konverter topologi ini memungkinkan untuk menghasilkan tegangan keluaran yang berpolaritas sama dengan sumber tegangan masukan.