Embed Size (px)
Citation preview
Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro FTI-ITS, Juni 2014 1
Abstrak --- Konverter DC ke DC merupakan peralatan yang
berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan atau
arus DC. Konverter DC ke DC memiliki banyak jenis salah
satunya adalah rangkaian DC-DC Interleaved Buck Converter
(IBC) dengan Kapasitor Kopling. Pada Tugas Akhir ini akan
dirancang dan diimplementasikan rangkaian DC-DC IBC
dengan Kapasitor Kopling. Rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling yang dirancang dan diimplementasikan
memiliki fungsi yang sama dengan rangkaian DC-DC Interleaved
Buck Converter (IBC) Konvensional. Akan tetapi, memiliki rasio
konversi penurunan tegangan DC yang tinggi serta rugi-rugi
pensaklaran yang rendah, sehingga efisiensinya tinggi.
Hasil implementasi menunjukkan bahwa rangkaian DC-DC
IBC dengan Kapasitor Kopling memiliki efisiensi sebesar 88.31%
pada tegangan masukan 60 V dan tegangan keluaran 12 V.
Selain itu, konversi penurunan tegangan DC-nya dua kali lebih
rendah, dimana untuk tegangan masukan 60 V dan duty cycle
40% diperoleh tegangan keluaran sebesar 11.5 V.
Kata kunci—Interleaved Buck Converter (IBC), rasio konversi,
kapasitor kopling, duty cycle.
I. PENDAHULUAN
I era modern seperti sekarang ini, penggunaan catu daya
DC semakin banyak. Oleh sebab itu, diperlukan suatu
sistem yang dapat mengkonversi tegangan DC dari suatu
tingkat tegangan ke tingkat tegangan lain. Salah satu sistem
yang dapat mengkonversikan tegangan DC ke tegangan DC
yang lebih rendah adalah rangkaian DC-DC Interleaved Buck
Converter (IBC) Konvensional. Akan tetapi, rangkaian DC-
DC IBC Konvensional memiliki banyak kekurangan dalam
menurunkan tegangan DC antara lain, memiliki rugi-rugi daya
yang besar akibat beroperasi dengan hard switching. Rugi
daya ini akan semakin bertambah besar apabila frekuensi
switching juga bertambah besar[1]. Nilai frekuensi switching
yang digunakan pada konverter berkisar antara 10 Hz sampai
5 MHz tergantung dengan penggunaan[2].
Selain itu, rangkaian DC-DC IBC Konvensional harus
menggunakan komponen dengan rating tegangan diatas
tegangan masukan. Hal ini disebabkan karena semua tegangan
pada komponen rangkaian DC-DC IBC Konvensional sama
dengan tegangan masukan. Untuk mengatasi kekurangan dari
rangkaian DC-DC Interleaved Buck Converter Konvensional
dilakukan pengembangan. Salah satu pengembangannya
adalah rangkaian DC-DC Interleaved Buck Converter (IBC)
dengan Kapasitor Kopling[3].
Rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling
memiliki fungsi yang sama dengan rangkaian DC-DC IBC
Konvensional. Akan tetapi, memiliki banyak kelebihan dalam
menurunkan tegangan DC. Gambar 1 menunjukkan skema
dasar rangkaian DC-DC IBC Konvensional sebagai berikut.
Gambar 1. Skema dasar rangkaian DC-DC IBC Konvensional
II. INTERLEAVED BUCK CONVERTER DENGAN
KAPASITOR KOPLING DAN STRATEGI SWITCH
Rangkaian DC-DC Interleaved Buck Converter (IBC)
dengan Kapasitor Kopling merupakan gabungan dari dua buah
buck converter yang dihubungkan dengan kapasitor kopling.
Skema dasar dari rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor
Kopling hampir sama dengan rangkaian DC-DC IBC
Konvensional. Akan tetapi, dua buah switch atau saklar aktif-
nya dihubungkan secara seri. Dua buah switch atau saklar
aktif, penyalaannya memiliki pergeseran sudut sebesar 180o.
Tegangan keluaran dari rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling ditentukan dengan mengatur duty cycle
pada frekuensi switching. Gambar 2 merupakan skema dasar
rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling.
Gambar 2. Skema dasar rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling
A. Analisis Kondisi Tunak
Mode operasi rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor
Kopling dengan duty cycle 50% ada empat sebagai berikut.
Mode operasi 1
Mode operasi 1 dimulai ketika switch 1 (Q1) tertutup
sedangkan switch 2 (Q2) terbuka sebagaimana ditunjukkan
pada gambar 3 sebagai berikut.
Gambar 3. Mode operasi 1 rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling
Singgih Supramono, Dedet C. Riawan1)
, dan Arif Musthofa2)
.
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: [email protected])
Perancangan dan Implementasi DC-DC Interleaved
Buck Converter dengan Kapasitor Kopling
D
Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro FTI-ITS, Juni 2014 2
Pada mode operasi ini induktor 1 (L1) mengalami charge
sedangkan induktor 2 (L2) mengalami discharge. Persamaan
matematis induktor 1 (L1) sebagai berikut.
Persamaan matematis induktor 2 (L2) sebagai berikut.
( )
Mode operasi 2
Mode operasi 2 dimulai ketika switch 1(Q1) terbuka dan
switch 2(Q2) masih tetap terbuka sebagaimana ditunjukkan
pada gambar 4 sebagai berikut.
Gambar 4. Mode operasi 2 rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling
Pada mode operasi ini induktor 1 (L1) dan induktor 2 (L2)
mengalami discharge. Persamaan matematis sebagai berikut.
( ) =
( ) = Vo
Mode operasi 3
Mode operasi 3 dimulai ketika switch 2 (Q2) tertutup
sedangkan switch 1(Q1) masih tetap terbuka sebagaimana
ditunjukkan pada gambar 5 sebagai berikut.
Gambar 5. Mode operasi 3 rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling
Pada mode ini induktor 2 (L2) mengalami charge
sedangkan induktor 1 (L1) mengalami discharge. Persamaan
matematis induktor 2 (L2) sebagai berikut.
Persamaan matematis induktor 1 (L1) sebagai berikut.
( )
Mode operasi 4
Mode operasi 4 dimulai ketika switch 2 (Q2) terbuka dan
switch 1 (Q1) masih tetap terbuka. Mode operasi 4 ini
memiliki prinsip kerja sama dengan mode operasi 2 yang telah
dijelaskan sebelumnya.
III. PERANCANGAN RANGKAIAN DC-DC
INTERLEAVED BUCK CONVERTER DENGAN
KAPASITOR KOPLING.
Parameter-parameter perancangan rangkaian DC-DC IBC
dengan Kapasitor Kopling ditentukan seperti yang terdapat
pada tabel 1 berikut ini.
Tabel 1. Parameter rangkaian IBC dengan Kapasitor Kopling
Parameter Nilai
Tegangan Masukan 60 V
Tegangan Keluaran 12 V
Beban Resistansi 6 Ω
Frekuensi Switching 20 kHz
Ripple Arus Induktor 35 %
Ripple Kapasitor Kopling 0.75 %
Ripple Kapasitor Keluaran 0.1 %
A. Penentuan Rasio Konversi Penurunan (M) dan Duty Cycle
Nilai duty cycle (D) ditentukan dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut.
Sedangkan nilai rasio konversi penurunan (M) sebagai berikut.
B. Penentuan Nilai Kapasitor Kopling ( Nilai kapasitansi dari kapasitor kopling ditentukan dengan
menggunakan persamaan sebagai berikut.
C. Penentuan Nilai Induktor (L) Nilai induktansi dari induktor 1 ( ) dan induktor 2 ( )
dapat ditentukkan dengan persamaan sebagai berikut.
D. Penentuan Nilai Kapasitor Keluaran (Co) Nilai kapasitansi kapasitor keluaran dapat ditentukan
dengan persamaan sebagai berikut.
Berdasarkan hasil perhitungan dari persamaan masing-
masing komponen dengan menggunakan parameter yang ada
pada tabel 1 didapatkan nilai dari seluruh komponen
sebagaimana ditunjukkan pada tabel 2. Selain itu, pada tabel 2
juga ditunjukkan nilai komponen pada kondisi real-nya.
Tabel 2. Nilai komponen rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling hasil perhitungan dan real-nya
Komponen Perhitungan Real
Kapasitor Kopling
Induktor 1
Induktor 2
Kapasitor Keluaran
Beban Resistansi 6 Ω 6 Ω
Mosfet 1 & 2 500 V, 20 A
Dioda 1 & 2 600V, 10A
E. Implementasi Rangkaian DC-DC Interleaved Buck
Converter dengan Kapasitor Kopling dan Rangkaian DC-
DC Interleaved Buck Converter Konvensional secara
keseluruhan
Implementasi dari rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling dan rangkaian DC-DC IBC Konvensional
secara keseluruhan ditunjukkan pada gambar 6 berikut.
Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro FTI-ITS, Juni 2014 3
Gambar 6. Prototype rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling dan prototype rangkaian DC-
DC IBC Konvensional secara keseluruhan.
F. Rangkaian DC-DC Interleaved Buck Converter dengan
Kapasitor Kopling pada Simulasi
Rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling pada
simulasi ditunjukkan pada gambar 7 sebagai berikut.
Gambar 7. Rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor
Kopling pada simulasi.
G. Pengujian Desain dan Simulasi Rangkaian DC-DC
Interleaved Buck Converter dengan Kapasitor Kopling Pengujian desain dan simulasi rangkaian DC-DC IBC
dengan Kapasitor Kopling bertujuan untuk menguji
kesesuaian bentuk gelombang semua komponen dari
rangkaian yang didesain dan disimulasikan. Pengujian desain
dan simulasi rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor
Kopling ini dilakukan dengan parameter antara lain duty cycle
40 %, tegangan masukan 60 V dan beban resistansi 6 Ω.
Gambar 8 menunjukkan hasil pengujian desain dan simulasi
rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling.
Gambar 8. Gelombang tegangan dan arus hasil pengujian
simulasi, (a) saklar 1 & 2, (b) dioda 1 & 2, (c) arus
induktor 1 & 2, (d) kapasitor Kopling.
H. Pengujian Simulasi Rangkaian DC-DC Interleaved Buck
Converter dengan Kapasitor Kopling terhadap Perubahan
Beban
Pengujian simulasi rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling terhadap perubahan beban dilakukan
dengan parameter antara lain, tegangan masukan dan tegangan
keluaran dibuat konstan 60 V dan 12 V. Hasil pengujian
simulasi rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling
terhadap perubahan beban ditunjukkan pada tabel 3 berikut.
Tabel 3. Hasil pengujian simulasi IBC dengan Kapasitor
Kopling terhadap perubahan beban
(V)
(mA)
(V)
(A)
(Watt)
(Watt)
Beban
(Ω)
(%)
60 401 12.01 2.002 24.06 24.044 6 100
60 323 12.01 1.601 19.38 19.23 7.5 80
60 243 12.01 1.201 14.58 14.42 10 60
60 162 12.01 0.801 9.72 9.62 15 40
60 80.4 12.01 0.400 4.824 4.804 30 20
Data hasil simulasi yang ditunjukkan pada tabel 3 ternyata
tidak dapat digunakan untuk menentukan nilai efisiensi karena
semua komponen didalam simulasi berada pada kondisi ideal
atau tanpa rugi-rugi. Gambar 9 merupakan hasil simulasi
rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling saat daya
keluaran 100 %.
.
Gambar 9. Hasil simulasi saat daya keluaran 100 %
I. Pengujian Simulasi Rangkaian DC-DC Interleaved Buck
Converter dengan Kapasitor Kopling terhadap Perubahan
Duty Cycle
Pengujian simulasi rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling terhadap perubahan duty cycle digunakan
untuk mengetahui besarnya perubahan tegangan yang bisa
dihasilkan oleh konverter tersebut. Pengujian ini dilakukan
dengan parameter antara lain, perubahan duty cycle mulai dari
10 % sampai 50 %, beban resistansi 6 Ω dan tegangan
masukan 60 V. Hasil pengujian simulasi rangkaian DC-DC
IBC dengan Kapasitor Kopling terhadap perubahan duty cycle
ditunjukkan pada tabel 4 sebagai berikut.
POWER SUPPLY 18 VOLT
OPTOCOUPLER &
TRANSISTOR GATE DRIVER
LCD & KEYPAD
MIKROKONTROLER IBC
KONVENSIONAL
INPUT POWER SUPPLY 60V
IBC dengan KAPASITOR
KOPLING
BEBAN RESISTANSI
RANGKAIAN SNUBBER
(a) (b)
𝐼𝑄
𝑉𝑄
𝐼𝑄
𝑉𝑄 𝑉𝐷
𝐼𝐷
𝑉𝐷
𝐼𝐷
(d) (c)
𝐼𝐿 𝐼𝐿
𝐼𝐶𝐵
𝑉𝐶𝐵
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝐼𝑜𝑢𝑡
𝐼𝑖𝑛
Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro FTI-ITS, Juni 2014 4
Tabel 4. Hasil pengujian simulasi IBC dengan kapasitor
kopling terhadap perubahan duty cycle.
Duty
Cycle
(%)
(V)
(mA)
(V)
(A)
Teori
(V)
Error
(%)
10 60 24.99 3 0.5 3 0
15 60 55.9 4.5 0.75 4.5 0
20 60 100 6 1 6 0
25 60 156 7.5 1.25 7.5 0
30 60 225 9 1.5 9 0
35 60 306 10.5 1.75 10.5 0
40 60 405 12 2 12 0
45 60 506 13.5 2.25 13.5 0
50 60 626 15 2.5 15 0
Pada tabel 4, dapat dilihat bahwa saat duty cycle dinaikkan
maka tegangan keluaran juga akan naik. Gambar 10
merupakan hasil simulasi rangkaian DC-DC IBC dengan
kapasitor kopling pada saat duty cycle 40 %.
Gambar 10. Hasil simulasi saat duty cycle 40 %.
IV. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA
A. Pengujian Desain dan Implementasi Prototype Rangkaian
DC-DC Interleaved Buck Converter dengan Kapasitor
Kopling dan Prototype Pembanding
Pengujian desain dan implementasi pada prototype
rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling memiliki
tujuan untuk menguji kesesuaian bentuk gelombang tegangan
dan arus dari semua komponen yang ada pada prototype yang
diimplementasikan. Pengujian ini dilakukan dengan parameter
yang sama dengan pengujian simulasi. Akan tetapi, untuk
prototype pembanding parameter duty cycle-nya 20%. Gambar
11 menunjukkan hasil pengujian desain dan implementasi
prototype rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling.
Gambar 11. Gelombang tegangan dan arus hasil pengujian
prototype, (a) saklar 1 & 2, (b) dioda 1 & 2, (c)
arus induktor 1 & 2, (d) kapasitor Kopling.
Gambar 12 menunjukkan hasil pengujian desain dan
implementasi prototype rangkaian DC-DC IBC Konvensional.
Gambar 12. Gelombang tegangan dan arus hasil pengujian
prototype, (a) saklar 1 & 2, (b) dioda 1 & 2, (c)
arus induktor 1 & 2.
Pada gambar 11 dapat dilihat bahwa tegangan pada semua
komponen sama dengan tegangan pada kapasitor
kopling , kecuali tegangan pada saklar atau switch
2( ). Akan tetapi, tegangan pada saklar atau switch 2 dapat
bernilai sama dengan tegangan pada kapasitor kopling saat
saklar atau switch 2 belum di “on”-kan dan setelah di “off “-
kan. Sedangkan pada gambar 12 dapat dilihat bahwa tegangan
pada semua komponen sama dengan tegangan masukan. Selain itu, pada gambar 11 (c) dan gambar 12 (c) dapat dilihat
bahwa nilai ripple arus induktor dari prototype rangkaian DC-
DC IBC dengan Kapasitor Kopling lebih kecil daripada
prototype rangkaian DC-DC IBC Konvensional.
B. Pengujian Prototype Rangkaian DC-DC Interleaved Buck
Converter dengan Kapasitor Kopling dan Prototype
Pembanding terhadap Perubahan Beban
Pengujian prototype rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling terhadap perubahan beban digunakan untuk
mengetahui besarnya nilai efisiensi dari konverter yang
diimplementasikan. Pengujian prototype terhadap perubahan
beban dilakukan dengan parameter yang sama dengan
pengujian rangkaian simulasi. Hasil pengujian prototype
rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling terhadap
perubahan beban ditunjukkan pada tabel 5 sebagai berikut.
Tabel 5. Hasil pengujian prototype IBC dengan Kapasitor
Kopling terhadap perubahan beban.
(V)
(mA)
(V)
(A)
(Watt)
(Watt)
Beban
(Ω)
(%)
Eff
(%)
60 495 12.2 2.1 29.7 25.62 6 100 86.26
60 386 12 1.67 23.16 20.04 7.5 80 86.53
60 292 12.1 1.27 17.52 15.37 10 60 87.71
60 190 11.9 0.846 11.4 10.07 15 40 88.31
60 101 12 0.434 6.06 5.21 30 20 85.94
Pada tabel 5 dapat dilihat bahwa nilai efisiensi dari
prototype yang tertinggi adalah 88.31% yang terjadi pada daya
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝐼𝑜𝑢𝑡
𝐼𝑖𝑛
(a)
(c)
(b)
(a)
(d) (c)
(b)
Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro FTI-ITS, Juni 2014 5
keluaran 40 %. Sedangkan nilai efisiensi yang terendah adalah
85.94 % yang terjadi pada daya keluaran 20 %. Gambar 13
menunjukan grafik daya keluaran terhadap efisiensi dari
prototype rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling
terhadap perubahan beban.
Gambar 13. Grafik daya keluaran terhadap efisiensi dari
prototype.
Gambar 14 menunjukkan salah satu hasil pengujian
prototype rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling
saat daya keluaran 100 %
Gambar 14. Hasil pengujian prototype IBC dengan Kapasitor
Kopling saat daya keluaran 100 %
Sebagai pembanding dilakukan juga pengujian terhadap
prototype rangkaian DC-DC IBC Konvensional dengan
parameter yang sama. Hasil pengujian prototype rangkaian
DC-DC IBC Konvensional terhadap perubahan beban
ditunjukkan pada tabel 6 sebagai berikut.
Tabel 6. Hasil pengujian prototype IBC Konvensional
terhadap perubahan beban
(V)
(mA)
(V)
(A)
(Watt)
(Watt)
Beban
(Ω)
(%)
Eff
(%)
60.1 540 12 2.19 32.45 26.28 6 100 80.98
59.9 426 12 1.73 25.52 20.76 7.5 80 81.36
60 328 12 1.35 19.68 16.2 10 60 82.32
60 251 12 0.97 15.06 11.64 15 40 77.29
59.9 149 12 0.561 8.93 6.73 30 20 75.43
Pada tabel 6, dapat dilihat nilai efisiensi dari prototype
rangkaian DC-DC IBC Konvensional yang tertinggi adalah
82.32 % yang terjadi pada daya keluaran 60 %. Sedangkan
nilai efisiensi yang terendah adalah 75.43 % yang terjadi pada
daya keluaran 20 %.
Berdasarkan data efisiensi yang terdapat pada tabel 5 dan 6
dapat disimpulkan bahwa nilai efisiensi dari prototype
rangkaian DC-DC IBC Konvensional lebih rendah daripada
nilai efisiensi dari prototype rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling sebagaimana direpresentasikan oleh grafik
pada gambar 15 sebagai berikut.
Gambar 15. Grafik daya keluaran terhadap efisiensi dari
kedua prototype.
Gambar 16 menunjukkan hasil pengujian prototype
rangkaian DC-DC IBC Konvensional saat daya keluaran 60 %.
Gambar 16. Hasil pengujian prototype IBC Konvensional saat
daya keluaran 60 %
C. Pengujian Prototype Rangkaian DC-DC Interleaved Buck
Converter dengan Kapasitor Kopling dan Prototype
Pembanding terhadap Perubahan Duty Cycle
Pengujian prototype rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling terhadap perubahan duty cycle digunakan
untuk mengetahui besarnya perubahan tegangan yang bisa
dihasilkan oleh konverter tersebut. Pengujian ini dilakukan
dengan parameter yang sama dengan parameter pengujian
rangkaian simulasi. Hasil pengujian prototype rangkaian DC-
DC IBC dengan Kapasitor Kopling terhadap perubahan duty
cycle ditunjukkan pada tabel 7 sebagai berikut.
Tabel 7. Hasil pengujian prototype IBC dengan Kapasitor
Kopling terhadap perubahan duty cycle
Duty
Cycle
(%)
Vinput
(V)
Iinput
(mA)
Voutput
(V)
Ioutput
(A)
Voutput
Teori/Simulasi
(V)
Error
(%)
10 60 82.3 1.37 0.237 3 54.33
15 60 116 3.45 0.592 4.5 23.33
20 60 172 5.41 0.922 6 9.83
25 60 259 7.06 1.2 7.5 5.87
30 60 266 8.41 1.43 9 6.55
35 60 328 10 1.67 10.5 4.76
40 60 386 11.5 1.97 12 4.17
45 60 562 13 2.17 13.5 3.7
50 60 698 14.7 2.45 15 2
Pada tabel 7, dapat dilihat bahwa saat duty cycle dinaikkan
maka tegangan keluaran juga akan naik sebagaimana
direpresentasikan oleh grafik pada gambar 17 sebagai berikut.
𝑉𝑖𝑛
𝐼𝑖𝑛
𝐼𝑂𝑢𝑡
𝑉𝑂𝑢𝑡
𝐼𝑖𝑛
𝑉𝑖𝑛
𝑉𝑂𝑢𝑡
𝐼𝑂𝑢𝑡
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100 120
Efi
sie
nsi (%
)
Daya Keluaran (%)
IBC dengan Kapasitor Kopling
IBC Konvensional
Poly. (IBC dengan Kapasitor Kopling)
Poly. (IBC Konvensional)
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25 30
Efi
sie
ns
i (%
)
Daya Keluaran (Watt)
IBC denganKapasitor Kopling
Poly. (IBC denganKapasitor Kopling)
Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro FTI-ITS, Juni 2014 6
Gambar 17. Grafik duty cycle terhadap tegangan keluaran
hasil pengujian simulasi dan prototype
Gambar 18 menunjukkan hasil pengujian prototype
rangkaian DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling saat duty
cycle 40 %.
Gambar 18. Hasil pengujian prototype IBC dengan Kapasitor
Kopling saat duty cycle 40 %.
Sebagai pembanding dilakukan juga pengujian terhadap
prototype rangkaian DC-DC Interleaved Buck Converter
Konvensional terhadap perubahan duty cycle dengan
parameter yang sama. Hasil pengujian prototype rangkaian
DC-DC IBC Konvensional terhadap perubahan duty cycle
ditunjukkan pada tabel 8 sebagai berikut.
Tabel 8. Hasil pengujian prototype IBC Konvensional
terhadap perubahan duty cycle
Duty
Cycle
(%)
Vinput
(V)
Iinput
(A)
Voutput
(V)
Ioutput
(A)
Voutput
Teori
(V)
Error
(%)
10 60 0.150 5.12 0.953 6 14.67
15 60 288 8.37 1.57 9 7
20 60 0.534 11.8 2.07 12 1.67
25 60 0.800 14.9 2.59 15 0.67
30 60 1.10 17.6 3.15 18 2.22
35 60 1.49 20.5 3.69 21 2.38
40 60 1.91 23.7 4.20 24 1.25
45 60 2.34 26.7 4.72 27 1.11
50 60 2.89 29.7 5.27 30 1
Pada tabel 8 dapat dilihat bahwa nilai tegangan keluaran
dari prototype rangkaian DC-DC IBC Konvensional dua kali
lebih besar daripada nilai tegangan keluaran dari prototype
rangkaianDC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling sebagaimana
direpresentasikan oleh grafik pada gambar 19 sebagai berikut.
Gambar 19. Grafik duty cycle terhadap tegangan keluaran
dari kedua prototype..
Gambar 20 menunjukkan hasil pengujian prototype
rangkaian DC-DC IBC Konvensional saat duty cycle 25 %.
Gambar 20. Hasil pengujian prototype IBC Konvensional saat
duty cycle 25 %.
V. KESIMPULAN
Berdasarkan analisis data hasil pengujian serta
pembahasan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa
nilai tegangan pada semua komponen dari rangkaian DC-DC
IBC dengan Kapasitor Kopling bernilai setengah dari tegangan
masukan saat saklar atau switch 2 belum di “on”-kan dan
setelah di “off “-kan ketika beroperasi dengan duty cycle
50%. Sehingga, rugi-rugi pada rangkaian DC-DC IBC dengan
Kapasitor Kopling dapat direduksi. Disamping itu, rangkaian
DC-DC IBC dengan Kapasitor Kopling memiliki efisiensi
yang lebih tinggi serta nilai ripple arus induktor yang lebih
kecil daripada rangkaian DC-DC IBC Konvensional. Rasio
konversi penurunan tegangan DC dari rangkaian DC-DC IBC
dengan Kapasitor Kopling jugalebih tinggi daripada rangkaian
DC-DC IBC Konvensional pada duty cycle yang sama.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Y. M. Chen, S. Y. Teseng, C. T. Tsai, and T. F. Wu,
“Interleaved buck converters with a single-capacitor
turn-off snubber,” IEEE Trans. Aerosp Electronic Syst.,
vol. 40, no. 3, pp. 954–967, Jul. 2004.
[2] Rashid M.H, “Power Electronics Handbook”, Academic
Press, USA, 2001.
[3] Oun Lee. I, Young Cho.S, and Woo Moon.G,
“Interleaved Buck Converter Having Low Switching
Losses and Improved Step-Down Conversion Ratio”,
IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 8, Augst 2012
𝑉𝑖𝑛
𝐼𝑂𝑢𝑡
𝑉𝑂𝑢𝑡
𝐼𝑖𝑛
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Teg
an
gan
Kelu
ara
n (
V)
Duty Cycle (%)
Tegangan KeluaranPrototype
Tegangan KeluaranTeori / Simulasi
0
5
10
15
20
25
30
35
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Teg
an
gan
Kelu
ara
n (
V)
Duty Cycle (%)
Tegangan Keluaran PrototypeIBC dengan Kapasitor Kopling
Tegangan Keluaran PrototypeIBC Konvensional
𝑉𝑂𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
𝐼𝑂𝑢𝑡
𝐼𝑖𝑛
