BAB IIDASAR TEORI2.1 Konverter DC-DCSalah satu aplikasi elektronika daya adalah konverter dc-dc atau yang lazimdisebutdc chopper. Konverter dc-dcberfungsi untukmengkonversi teganganmasukan searah konstan menjadi tegangan output searah yang dapat divariasikanberdasarkan perubahan duty cycle rangkaian kontrol chopper.Dcchopperdigunakanuntukmengubahsumber tegangandcyangtetapmenjadi 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 Boost[4]Konverter ./-./ tipe *oost (step up converter) adalah ./ /hopper yangtegangankeluarannyadapat diaturlebihbesaratausamadengansumber.Padaumumnya rangkain ini digunakan untuk regulated power supply(catu daya yangtegangannya dapat diatur). 0angkaiandasarBoost converterdapat ditunjukandalam gambar 1.2 kapasitor / harus mempunyai kapasitas yang sangat besar agardapat memberikan tegangan konstan saat beban tidak mendapat suplai darisumber.*oost converter tanpa isoslasi terdiri dari satuinduktor$ satukapasitor$sebuah saklar frekuensi tinggi (transistor atau mosfet) dan sebuah dioda. Skemaboost converter jenis ini dapat dilihat pada gambar 1.2)ambar 1.2 0angkaian dasar Boost converter+,-(nduktor digunakan sebagai filter untuk mengurangi ripple arus$ sedangkankapasitor digunakan sebagai filter untuk mengurangirippletegangan. .iodadigunakan sebagai komponen switching yang bekerja pada keadaan switch close$sehingga dapat mengalirkan sumber dari arus.2.1.2Prinsip Kerja Konverter DCDC (a)(b) (c))ambar 1.1 Prinsip kerja konverter dc-dc tipe boost+- (a) 0angkaiankonverter dc-dctipe boost (b) rangkaian ekuivalen konverter dc 3 dc tipe boost saat 42 on (c) rangkaian ekuivalen konverter dc 3 dc tipe boost saat 42 off)ambar 1.1(b) menjelaskan konverterboostbekerja pada modeON$dimana dioda mendapatkan tegangan mundur (reversebias)$ sehingga diodasehingga dioda tidak menghantar dan tidak ada arus yang mengalir ke beban. 5rusdari sumberhanyamengalirkeinduktor6. Sesuai dengansifatnya$ arusyangmengalir akandisimpanolehinduktor dalambentukmagnet. Perubahan5rus(nduktor ((6) yang mengalir melali induktor dengan rumus7 ILt =VInL..................................................................................................(1.2)Peningkatan 5rus (nduktor ((6) ketika s"itch pada posisi %8 dengan rumus 7 ILon=1L0DTVdt =DTL V .....................................................(1.1))ambar 1.1(c) menjelaskankonverterboostbekerja pada modeOFF$dimana dioda .mendapatkan tegangan maju (fowardbias)$ sehingga dapatmengalirkan arus dari9inatau9sumber. 5rus yang mengalir ke beban 0 akanlebih besar daripada arus yang dikeluarkan sumber$ karena mendapat tambahanarus yang sebelumnya disimpan oleh induktor 6. !aka perubahanILdirumuskan dengan 7 VinVout =L dILdt (1.:)Sehingga$ perubahan IL selama periode %&& adalah 7 ILoff= 0(1D)(VV0)dtL=(VV0)( 1d) TL(1.,)Timing diagram untuk penjelasan diatas dapat dilihat pada gambar 1.:)ambar 1.: Switching diagram (a) )elombangkonverter dc-dctipe boost (b) tegangan induktor (c) arus induktor (d) arus kapasitor;adi$ arus induktor harus sama pada a"al dan akir siklus pergantian. (ni berartiperubahan keseluruhan dalam saat ini (jumlah perubahan) adalah nol.

ILon+ ILoff=0(1.).aripersamaandiatas(1.>)$untukmengetahuidutyratioD!dapatditentukandengan persamaan 7 D=1V V0(1.?)0ata 3 rata arus yang mengalir pada induktor ditentukan dengan mengenali dayayang dialirkan dari sumber harus sama dengan rata 3 rata daya yang digunakanpada beban resistor. ;adi$ daya output 7(1.@).an daya input adalah "s#s$ "s#%&Sesuai 9s A 9o dengan menggunakan rumus(1.@) dan menggunakan rumus (1.>) 7(1.2B)2.1.! Ripple Ar"s Pa#a Konverter DCDC tipe BoostPada ./ 3 ./ konverter tipe boost$ fungsi dari induktor adalah sebagaipenyimpanenergi danmenentukannilai ripplearus. Cntukmenentukannilaiinduktor dapat digunakan persamaan berikut 7IL=VS(1D)2R= VO2VSR=VOIOVS(1.22)5rus induktor maksimumdanminimumdapat ditentukandenganmemasukanrumus 1.1 dengan persamaan berikut 7Imax=IL+iL2 =VS(1D)2R+V SDT2L(1.21)Imin=ILiL2 =VS(1D)2RVSDT2 L(1.2:)Persamaan (1.?) dapat diasumsikan arus induktor sebagai kondisi continous$ yangmengakibatkan arus selalu bernilai positif. Sedangkan kondisicontinoustersebutmemerlukan nilai (min selalu positif. !aka dari itu perbedaan antara arus induktorkondisi continous dan discontinuous didapat dariImin=0=VS(1D)2RV SDT2L(1.2,)atauV S(1D)2R=VS DT2 L=Vs D2 Lf(1.2.)ambar 1.> Penyearah tipe center tap)ambar 1.? *entuk penyearahan gelombang penuh dengan /#)ambar 1.?menunjukkan proses penyearahan gelombang 5/ menjadi ./dengan rangkaian penyearah gelombang penuh dengan /#. .apat dilihat bah"adioda(.2) mele"atkanbagianpositif gelombang5/padasudut B3Eyangditandai dengan garis dan grafik "arna merah. Sedangkan dioda (.1) mele"atkanbagian positif gelombang saat terjadi fase polaritas gelombang terbalik darikondisi a"al (E-1E)yangdigambarkandengangaris"arnabiru$ sehinggaoutput tegangan rangkaian membentuk tegangan ./.Penyearah gelombang 5/tanpa /#menggunakan , buah dioda yangdisusunmenjadi rangkaiandiodabridge.Prosespenyearahannyahampir samadengantipe penyearahandengan/#. )ambar skema danbentukgelombangpenyearah tanpa /# dapat dilihat pada )ambar 1.@ dan )ambar 1.2B.)ambar 1.@ Penyearah tipe dioda bridge)ambar 1.2B *entuk penyearahan gelombang penuh dengan /#Selama teganganmasukanmengalamisiklussetengahpositif$ dayadisalurkankebebanmelaluidioda.2 dan.,yangterbiasmajudansaatsiklussetengahnegatif$dioda.: dan.1yang terbiasmaju. Siklus positif digambarkandengan garis dan gelombang "arna merah$ sedangkan siklus negatif digambarkandengangaris"arnabiru.Penyearahdiodabridgemaupuncentertap$memilikipersamaan yang sama mengenai tegangan output penyearah.VDC=202V mSint d(t )=2Vm =0.6366Vm(1.12)Setelah diberi tapis kapasitor maka persamaannya menjadi VDC=2xV RMS(1.11)2.! Tapis Kapasitor[4][(]#apiskapasitor digunakanuntukmenapisoutputpenyearahyangmengandungripple$dimanakapasitorakanmenyimpanmuatan selamadiodaterbiasmajudanbiladibebani$muatanyangtersimpan akan dikeluarkan$ seperti)ambar 1.22)ambar 1.22 a) 0angkaian tapis kapasitorb) *entuk gelombang)arisb-c kira-kiraadalahgarislurusdengankemiringantertentu$dimanapada keadaan iniarus untuk beban 0 dicatu oleh tegangan kapasitor. Sebenarnyagaris b-cbukanlahgarislurus tetapieksponensialsesuai dengansifatpengosongan kapasitor.Kemiringankurvab-ctergantung daribesararus(yangmengalirke beban0.;ikaarus( AB(tidakadabeban)makakurvab-cakanmembentuk garis horizontal.#etapijikabebanarussemakinbesar$kemiringankurvab-cakan semakin tajam. #egangan yang keluar akan berbentuk gigigergajidenganteganganrippleyangbesarnyadapat dicari denganPersamaan(1.1:)VR=VmTRC.apat dilihat dari Persamaan(1.22)$ bah"a faktor yang mempengaruhi teganganripple adalah tegangan puncak (9m)$ periode$ nilai 0 beban$ dan nilai kapasitansi(1.1:)beban. *ila pada tegangan dan periode yang telah ditentukan$ untuk memperhalusripple adalah dengan memperbesar nilai kapasitansi (/)$ dan memperkecil beban(memperbesar 0).2.4 &OS1ET[4][(]!%S&'#merupakan singkatan dari(etal O-ide Semiconductor Field)ffect Transistoryang merepresentasikan bahan-bahan penyusunnya yang terdiridari logam$ oksida dan semikonduktor. #erdapat 1 jenis !%S&'# yaitu tipe 8P8atau 8 channeldan P8P atau biasa disebut P channel.!%S&'# dibuat denganmeletakkan lapisan oksida pada semikonduktor dari tipe 8P8 maupun P8P danlapisanlogamdiletakkandiatasnya. )ambar 1.21memperlihatkankonfigurasidasar dari !%S&'# yang terdiri dari : buah kaki yaitu gate, drain, sourcedanperbandingan antara tipe !%S&'# 8P8 dengan P8P. )ambar1.21 Konfigurasi dasar !%S&'#5dapun prinsip kerja dari !%S&'# adalah sebagai berikut2. Cntuk tipe 8P8$ ketika gatediberi tegangan positif elektron-elektrondarisemikonduktor8daridraindansourcetertarikolehgatemenujusemikonduktor tipe P yang berada diantaranya. .engan adanya elektron-elektron ini pada semikonduktor P$ maka akan menjadi suatu jembatanyang memungkinkan pergerakan elektron-elektron darisource ke drain.Prinsip kerja mosfet tipe 8P8 terlihat pada )ambar 1.2:.)ambar 1.2: Prinsip kerja !%S&'# tipe 8P81. Cntuktipe P8P$ prinsipkerjanya sama hanya saja teganganyangdiberikanpadagateberkebalikandengan!%S&'#tipe8P8. Ketikategangan negatif diberikan ke gate$holedari semikonduktor tipeP darisourcedandraintertarik ke semikonduktor tipe 8 yang beradadiantaranya. .enganadanyajembatanholeini makaaruslistrikdapatmengalirdarisourcekedrain. Prinsipkerjamosfet tipeP8Pterlihatpada )ambar 1.2,.)ambar1.2, Prinsip kerja !%S&'# tipe P8PKarena adanya lapisan oksida antaragatedan semikonduktor$ maka arus listriktidak mengalir menuju gate. 5rus listrik mengalir diantara drain dan source yangdikendalikan oleh tegangan gate.2.% KapasitorKapasitor(Kondensator)yangdalamrangkaianelektronikadilambangkandengan huruf L/L adalah suatu alat yang dapat menyimpan energiGmuatan listrikdi dalam medan listrik$ dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internaldari muatanlistrik. Kapasitor ditemukanoleh !ichael &araday(2>@2-2?=>).Satuan kapasitor disebut &arad (&). Satu &arad A @ F 2B22 cm1 yang artinya luaspermukaan kepingan tersebut.Struktursebuahkapasitorterbuat dari 1buahplat metal yangdipisahkanoleh suatu bahan dielektrik. *ahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnyaudaravakum$ keramik$ gelasdanlain-lain. ;ikakeduaujungplat metal diberiteganganlistrik$ makamuatan-muatanpositifakanmengumpulpadasalahsatukaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatifterkumpul pada ujung metal yang satu lagi. !uatan positif tidak dapat mengalirmenuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju keujungkutubpositif$ karenaterpisaholehbahandielektrikyangnon-konduktif.!uatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujungkakinya. .i alam bebas$ phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnyamuatan-muatan positif dan negatif di a"an.&ungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian 7 2. Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain.1. Sebagai filter dalam rangkaian.:. Sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian antena.,. Cntuk menghemat daya listrik pada lampu neon.