BAB IIDASAR TEORI2.1 Konverter DC-DCSalahsatuaplikasi elektronikadayaadalahkonverter dc-dcatauyanglazimdisebutdc chopper. Konverter dc-dc berfungsi untuk mengkonversiteganganmasukansearahkonstanmenjadi teganganoutputsearahyangdapatdivariasikan berdasarkan perubahan duty cycle rangkaian kontrol chopper.Dcchopperdigunakanuntuk mengubahsumbertegangan dcyangtetapmenjadi tegangan dc yang variabel dengan mengatur kondision-off(duty cycle)rangkaian dc chopper melalui rangkaian kontrol P!,komponen yang digunakanuntukmenjalankanfungsi penghubungtersebut tidaklainadalahs"itch(solidstate electronic s"itch) seperti misalnya #hyristor$ !%S&'#$ ()*#$ )#%.+,-2.1.1 Konverter DC-DC Tipe CukKonverter ./-./ tipe cuk (konverter cuk) merupakan regulator ./-./yangmampumenghasilkanteganganoutputlebihbesar ataulebihkecil dariteganganinput. #eganganoutputdari konverter cuk bersifatinvertingataupolaritasnya berla"anan arah dengan tegangan masukan.+,- Konverter cuk banyakdigunakan untuk menurunkan ripple tegangan output dan menaikan efisiensi dayakarena pada rangkaian ini terdapat kapasitor dan induktor yang mensuplai dayasecara continue.Pada )ambar 0.1merupakan rangkaian dasarcuk konverter yang terdiridari duainduktor$duakapasitor$sebuahsaklarfrekuensi tinggi(transistorataumosfet) dan sebuah dioda.+,-)ambar 0.1 2angkaian ekuivalen konverter dc-dc tipe cuk+,-2egulator cukdidasarkanpadapemindahanenergi kapasitor$ akibatnyaarus masukanmenjadi kontinyu.Kapasitor /1memisahkanmasukkandenganoutputdan memberikan perlindungan terhadap hubung singkat pada beban.Prinsip kerja rangkaian konverter cuk dibagi menjadi dua mode yaitu mode 1 saat31di-on-kanpadat45danmode0dimulai saat 31di-off-kanpadat 4t1.Skemakerjadari konverter dc-dctipecukdapat dijelaskanlebihlanjutpada)ambar 0.0.(a)(b)(c))ambar 0.0 Prinsip kerja konverter dc-dc tipe cuk+6- (a) 2angkaiankonverter dc-dctipe cuk (b) 2angkaian ekuivalenkonverter dc-dctipe cuk saat 3 on (c) 2angkaian ekuivalen konverter dc-dctipe cuk saat 3 off)ambar 0.0(b) menjelaskan konverter cuk bekerja pada mode 1$ dimulaisaat 31 di-on-kan pada t45. 7rus yang mengalir melalui induktor L1meningkat.Pada saat yang sama$ tegangan kapasitor /1membias mundur dan meng-off-kandioda (.). Kapasitor /1 mengirimkan energi ke rangkaian yang dibentuk oleh /1$C2$2danL2. )ambar0.0(c)menjelaskandc-dckonvertercukbekerjapada mode 0$ dimulai saat transistor (31) di-off-kan pada t 4 t1. Kapasitor /1diisi dari sumber masukan dan energi yang tersimpan pada induktorL2akandipindahkan ke beban. .ioda (.1) dan transistor (31) membentuk aksipensaklaranyangsinkron.7lurarusyangmengalirdigambarkansebagai garis"arna merah pada )ambar 0.0.Kapasitor /1merupakan media untukmemindahkanenergi kebeban.#imingdiagramuntukpenjelasandi atasdapatdilihat pada )ambar 0.8.)ambar 0.8 Switching diagram +9-:ilai teganganoutputkonverter cukdapat dicari denganpersamaanberikut+6-;DDVsVo=1 (0.1)7tau DDIoIs =1(0.0).imana . adalah nilaiduty cycledari rangkaian kontrol yang digunakanuntuk mengaktifkan gate pada transistor. Vs danVo adalah tegangan inputdanoutputkonvertercuk.Konvertercukbekerjadengancaramengatur"aktuswitching transistor yang dilakukan dengan frekuensi yang konstan. +6-:ilai minimum dari kapasitor / dapat ditentukan dengan Persamaan (0.8)0.2. ./1min0Ts> (0.8)Pada rangkaian konverter cuk memiliki nilairippletegangan yang dapatditentukan dengan menggunakan Persamaan (0.,) 0. 0 . 0 . 9.5f L CVs DVc = (0.,).enganmengasumsikannilaiVc 25 Vc padarangkaiankonvertercuk maka kita dapat memperoleh nilai kapasitor 0 c.2.1.2 Operasi Konverter Cuk./ < ./ converter dapat dioperasikan pada 0 macam mode operasi yaitu//!dan./!.ContinuousConductionMode(//!)adalahmodusoperasidimana arus induktor (Il) mengalir secara kontinyu$ dalam artian tidak pernahmencapai nilai nol.Discontinuous Conduction Mode(./!) adalah modusdimanaarus induktorpadakonverter mencapai nilai nol$ atautidakcontinue.*entuk gelombangpadakondisiContinuous Conduction Mode(//!) danDiscontinuousConductionMode(./!)jikadibandingkanmakaakantampakseperti )ambar 0.,.+9-(a)(b))ambar 0., *entuk gelombang mode ./! dan //!+9- (a) *entuk gelombang Discontinuous Conduction Mode (./!)(b) *entuk gelombang Continuous Conduction Mode (//!)Konvertercukakanbekerjapadamode//!jikanilai induktansi=1mindan=0minrangkaiankonverter cukmemenuhi Persamaan(0.>) danPersamaan(0.6).+9-L1min=(1D)2R2 Df0...f.2 .) - (1=1min0= (0.>)

0.f.).2 - (1=0min=(0.6)dimana;. ; duty cyclef ; &rekuensi picu2 ; 2esistansi beban2.1.3 SolenoidaSolenoidamerupakansalahsatujenis komponeninduktor.Koefisiendmerupakandiameter dalamsuatusolenoida. Kemudianlialahpanjangspiralsolenoid$ ?r adalah permeabilitas relatif bahan dan ?5 adalah permeabilitas ruanghampa (,@ A 15-B bC7m). 7pabila solenoida dililit sebanyak : lilitan$ maka nilaiinduktansi solenoida tersebut adalah,(@0.d0.:o.DrD= =(0.B)*entukfisiksolenoidaumumnyaberupakonduktor yangdililit secaraspiral dengan bentuk memanjang$ seperti pada )ambar 0.> berikut+>-;)ambar 0.> Solenoida2.1. Ran!kaian Kontrol "#$ %Pulse Width Modulation& Konverter Cuk 2angkaiankontrol P!berfungsi menyediakansinyal pemicuanyangdapat diatur frekuensi danlebar pulsanya. Komponenutama yangdigunakansebagai rangkaian kontrol P! adalah (/ #= ,E,. (/ ini mempunyai 16 pin yangtersusun dalam 0 jalur (.ual (n Package$ .P) seperti terlihat pada )ambar 0.6 diba"ah ini+E-; )ambar 0.6 Konfigurasi (/ #= ,E, (tampak atas)&ungsi dari masing < masing pin adalah sebagai berikut+E-; Pin 1 (1 (:-)dan pin 0 (1 (:F) serta pin 1>(0 (:-) dan pin 16 (0 (:F)!erupakanpin penguat kesalahan(error aplifier) yang berfungsisebagai pengontrol tegangan masukan modialtor lebar pulsa Pin 8 (!""D#$C%)!erupakan pin feed&ac'di mana lebar pulsa ditentukan dari teganganpin ini$ yang besarnay anatar 5$> G < 8$> G. Pin , (.#/)!eruapakan pin deadtie kontrol Pin > (/#) dan pin 6 (2#)!erupakanpinpengatur frekuensi osilator yang$ di mana besarnyafrekuensi osilator ditentukan dari nilai kapasitor (/#) dan resistor (2#). Pin B ():.)!erupakan pin terminal ground (terminal suplai negatif) Pin 9 (/1) dan pin E ('1) serta pin 15 ('0) dan pin 11 (/0)!erupakan pin yang berfungsi sebagai keluaran dari (/ #= ,E,. Pin 10 (G//)!erupakan pin terminal untuk sumber tegangan (terminal suplaipositif) yang besarnya antara BG < ,5 G. Pin 18 (%H#PH# /#2=)!erupakanpin pengontrol keluaran. Hntuk sisten keluaran tunggal(single-endoutput) pin18dihubungkankepinB$ sedangkanuntuksistem keluaran push-pull, pin 18 digabungkan ke pin 1,. Pin 1, (2'&)!eruapakan pin tegangan referensi yang besarnya >G F >I.Jang perlu diperhatikan dari (/#=,E, ini adalah pin 18. Kal inidikarenakan apabila pin 18 dihubungkan ke pin B maka duty cycle maksimal yangdihasilkan hanya ,9I. Sedangkan apabila pin 18 dihubungkan ke pin 1, makaduty cycle yang dihasilkan mencapai E6I. .alam tugas akhir ini duty cycle yangdibutuhkan mencapai E6I. .alam pemasangannya ke P/*$ harus menggunakan(/ soc'et untuk mencegah (/ rusak karena panas dari solder.2.2 Tapis Kapasitor!ilterkapasitor digunakan untuk menghaluskan keluaran penyearah yangmengandung riak$ dimana kapasitor akan menyimpan muatan selama dioda terbiasmaju dan bila dioda terbisa mundur muatan yang tersimpan akan dikeluarkan bilapotensial keluaran lebih rendah$ seperti)ambar 0.B.)ambar0.Bmenunjukkanbentukkeluarantegangan./dari rangkaianpenyearahgelombangdenganfilterkapasitor.)arisb-cmerupakangarislurusdengan kemiringan tertentu$ dimana pada keadaan ini arus bentuk beban 2 dicatuolehkapasitor.Sebenarnyagarisb-cbukangarislurustetapiekponensialsesuaisifat pengosongan kapasitor. Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus (()yang mengalir kebeban 2. jika arus (45 (tidak ada beban) maka kurva b-c akanmembentuk garis horizontal. :amun jika beban arus semakin besar$ kemiringankurva b-c akan semakin tajam.)ambar 0.B (a) Penyearah tipe jembatan denganfilter kapasitor +E-(b) *entuk gelombang#egangankeluaranakanberbentukgigi gergaji denganteganganrippleditunjukkan oleh Persamaan 0.9 berikut ini;/ . 2# . Gm4 Gr(0.9)GmC2merupakan($ sehinggadenganini terlihat hubunganantaraarusyang disebabkanbeban dannilai kapasitor /terhadapteganganrippleGr.Perhitungan ini efektif digunakan untuk mendapatkan teganganrippleyangdiinginkan dan dapat ditunjukkan pada persamaan 0.E berikut ini ;/# . (4 Gr(2.9).ari rumus ini didapatkan $jika arus beban ( semakin besar$ maka teganganripple akan semakin besar. Sebaliknya jika kapasitansi / semakin besar$ teganganrippleakan semakin kecil+E-.2.3 "en'eara( %Rectifier&2angkaianpenyearahadalahsuaturangkaianyangmengubahteganganbolak-balik (ac) menjadi tegangan searah (dc). Lenis - jenis penyearah yaitu;1.Penyearah setengah gelombang0.Penyearah gelombang penuh dengan center tap8.Penyearah gelombang penuh jembatan (&ridge)Padatugasakhirini$ penyearahdigunakanuntukmenyearahkansumberjala- jalayangsudahditurunkantegangannyamelalui trafo. Penyearahyangdigunakan ialah penyearah gelombang penuhcenter tapdan penyearahgelombang penuh dioda &ridge.Penyearahan gelombang penuh center tap dilakukan dengan menggunakan0buahdiodayangdipasangsesuai dengan)ambar 0.9. Padasiklussetengahpositif$ dioda (.1) terbiasmajudandioda(.0)terbiasmundur. Padasiklussetengahnegatif dioda (.0) terbias maju dan dioda (.1) terbias mundur$ sehinggategangan outputmenjadigelombangpenuh+,-.)ambarrangkaian dan gelombangoutput rangkaian penyearah dengan /# ditunjukkan pada )ambar 0.E berikut+,-.)ambar 0.9 Penyearah tipe center tap)ambar 0.E *entuk penyearahan gelombang penuh dengan /#)ambar 0.E menunjukkan proses penyearahan gelombang 7/ menjadi ./dengan rangkaian penyearah gelombang penuh dengan /#. .apat dilihat bah"adioda(.1) mele"atkanbagianpositif gelombang7/padasudut 5