BAB 3 Inverter DC To Ac [PDF]

Citation preview

BAB 3 RANGKAIAN INVERTER DC to AC A. Pengertian Inverter Inverter adalah perangkat elektronika yang dipergunakan untuk mengubah tegangan DC (Direct Current) menjadi tegangan AC (Alternating Curent). Output suatu inverter dapat berupa tegangan AC dengan bentuk gelombang sinus (sine wave), gelombang kotak (square wave) dan sinus modifikasi (sine wave modified). Sumber tegangan input inverter dapat menggunakan battery, tenaga surya, atau sumber tegangan DC yang lain. Inverter dalam proses konversi tegangn DC menjadi tegangan AC membutuhkan suatu penaik tegangan berupa step up transformer. Satu jenis inverter sederhana yg paling banyak digunakan ialah inverter DC 12v to AC 220v. Karenanya sekarang telah banyak toko elektronik yg menjual inverter dengan ukuran yg kecil, harga yg murah, serta mempunyai kapasitan penyimpanan watt yg besar.Kebanyakan skema rangkaian inverter yang dibuat, selalu memakai IC CD 4047 sebagai penghasil gelombang kotak-kotak. IC itu harus diperkuat ampere-nya dgn memakai sejumlah transistor yakni D313 serta 2n3055 / jengkol



B. Fungsi Inverter Seperti yang telah dikatakan tadi, inverter memiliki fungsi mengubah tegangan searah “DC” menjadi tegangan bolak-balik “AC”, perubahan tersebut dilakukan dengan mengubah kecepatan motor AC dengan cara mengubah frekuensi outputnya. Jadi bisa dibilang inverter ini multifungsi dapat mengubah arus AC ke DC, lalu mengembalikannya lagi ke AC. Inverter banyak digunakan pada bidang otomatisasi industri, pangaplikasian inverter biasanya terpasang di proses linear “parameter yang bisa diubah-ubah”. Linear yang diamksud memiliki bentuk seperti grafik sinus atau sistem axis “servo” yang membutuhkan atau memerlukan putaran yang presisi. C. Prinsip Kerja Inverter



• Prinsip kerja inverter dapat dijelaskan dengan menggunakan 4 sakelar seperti ditunjukkan pada diatas. • Bila sakelar S1 dan S2 dalam kondisi on maka akan mengalir aliran arus DC ke beban R dari arah kiri ke kanan, jika yang hidup adalah sakelar S3 dan S4 maka akan mengalir aliran arus DC ke beban R dari arah kanan ke kiri. • Inverter biasanya menggunakan rangkaian modulasi lebar pulsa (pulse width modulation – PWM) dalam proses conversi tegangan DC menjadi tegangan AC.



Cara Kerja Inverter Cara kerja inverter ini yaitu inverter dapat melakukan pengubahan yakni mengubah input motor tenaga listrik AC menjadi tegangan listrik DC, kemudian dipecah lagi menjadi AC dan frekuensi, sehingga motor listrikmuamg digunakan dapat dikontrol sesuai kecepatan yang dikehendaki Perlu anda ketahui bahwa ada cukup banyak beberapa teknik yang kendali yang bisa digunakan untuk menjaga inverter agar dapat menghasilkan sinyal sinusoidal. Cara yang sering digunakan umum adalah cara dari modulasi lebar pulsa (PWM). D. Jenis-jenis inverter dc to ac Berdasarkan jumlah fasa output inverter dapat dibedakan dalam :  Inverter 1 fasa, yaitu inverter dengan output 1 fasa.  Inferter 2 fasa, yaitu inverter dengan output 3 fasa. Inverter juga dapat dibedakan dengan cara pengaturan tegangan-nya, yaitu :  Voltage Fed Inverter (VFI) yaitu inverter dengan tegangan input yang diatur konstan  Current Fed Inverter (CFI) yaitu inverter dengan arus input yang diatur konstan  Variable dc linked inverter yaitu inverter dengan tegangan input yang dapat diatur Berdasarkan bentuk gelombang output-nya inverter  Sine wave inverter, yaitu inverter yang memiliki tegangan output dengan bentuk gelombang sinus murni. Inverter jenis ini dapa memberikan supply tegangan ke beban (Induktor) atau motor listrik dengan efisiensi daya yang baik.  Sine wave modified inverter, yaitu inverter dengan tegangan output berbentuk gelombang kotak yang dimodifikasi sehingga menyerupai gelombang sinus. Inverter jenis ini memiliki efisiensi daya yang rendah apabila digunakan untuk mensupplay beban induktor atau motor listrik.  Square wave inverter,yaitu inverter dengan output berbentuk gelombang kotak, inverter jenis ini tidak dapat digunakan untuk mensupply tegangan ke beban induktif atau motor listrik. Adapun jenis-jenis inverter yang ada di pasaran Indonesia ialah sebagai berikut:  Car / Portable Inverter Bilamana di dalam mobil, kita ingin menggunakan tegangan AC untuk keperluan seperti charge HP, laptop, dll, maka dibutuhkan car inverter. Kekurangan dari car inverter ini biasanya kapasitas outputnya kecil, tidak lebih dari 200W, mengingat satu dayanya diambil dari aki mobil yang bilama dayanya diambil berbarengan dengan daya yang diambil untuk kebutuhan operasional mobil, maka aki mobilnya akan cepat rusak. Dan juga inverter ini biasanya hanya squre wave ataupun modified square wave saja, tidak ada yang pure sine wave.  Solar Inverter Solar Inverter ini digunakan untuk mengubah tegangan DC dari solar panel ataupun baterai/aki menjadi tegangan AC. Sebagian Solar Inverter juga diperlengkapi dengan battery charger, untuk sekalian ngecharge battery. Teknologi untuk ngisi baterai pada inverter, ratarata sudah termasuk kategori MPPT.  UPS “Interruptible Power Supply”



UPS ini merupakan gabungan dari rectifier dan inverter serta stabilizer. Rectifier merupakan perangkat yang mengubah tegangan AC menjadi DC dan Inverter merupakan perangkat yang mengubah tegangan DC menjadi AC. Rectifier berguna untuk mengisi tegangan ke baterai, sedangkan Inverter berguna mendischarge tegangan baterai ke tegangan PLN. Sedangkan stabilizer berguna untuk menstabilkan tegangan pada rectifier, sehingga baterai dapat berisi pada tegangan yang optimum.  Variable Speed Drive Variable Speed Drive juga merupakan gabungan dari rectifier serta inverter, namun tidak diperlengkapi dengan baterai. Tujuan dari konversi tegangan AC menjadi DC ialah untuk dilakukan digitizing dari gelombang tegangan DC, supaya dapat diatur frekuensinya dan setelah diatur, maka dilakukan konversi kembali menjadi tegangan AC untuk menggerakan perangkat listrik yang berjenis induksi, seperti motor listrik, dll. Dengan adanya perubahan frekuensi, maka kecepatan putar dari rotor motor listrik tersebut dapat berubah dengan perbandingan lurus. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam memilih inverter DC ke AC 



Kapasitas beban yang akan disupply oleh inverter dalam Watt, usahakan memilih inverter yang beban kerjanya mendekati dengan beban yang hendak kita gunakan agar effisiensi kerjanya maksimal.







Sumber tegangan input inverter yang akan digunakan, input DC 12 Volt atau 24 Volt.







Bentuk gelombang output inverter, Sinewave ataupun square wave untuk tegangan output AC inverter. Hal ini berkaitan dengan kesesuain dan efisiensi inverter DC ke AC tersebut.



BAB 4 RANGKAIAN KONVERTER DC to DC



Secara umum, konverter DC-DC berfungsi untuk mengkonversikan daya listrik searah (DC) ke bentuk daya listrik DC lainnya yang terkontrol arus, atau tegangan, atau dua-duanya. Ada lima rangkaian dasar dari konverter DC-DC non-isolasi, yaitu buck, boost, buck-boost, cuk, dan sepic. 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.



BAB 5 RANGKAIAN KONVERTER BUCK-BOOST Konverter adalah perubah tegangan DC ke tegangan DC lainnya dalam level atau polaritas yang berbeda. Ketika tegangan DC yang tersedia tidak sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan oleh suatu perangkat atau rangkaian elektronik, maka digunakanlah konverter. Karena itu konverter merupakan bentuk power-supply juga Dc–dc konverter merupakan suatu alat yang mengkonversikan daya listrik searah dari suatu bentuk ke bentuk daya listrik searah lainya. Secara umum, ada tiga rangkaian (topologi) dasar dari konverter dc-dc yaitu buck, boost, dan buck-boost. Contoh dari konverter dc-dc yang dianggap sebagai turunan rangkaian buck adalah forward, push-pull, half-bridge, dan full-bridge. Sedangkan contoh dari turunan rangkaian boost adalah konverter yang bekerja sebagai sumber 7 arus dan tegangan. Jika dari rangkaian buck-boost adalah konverter flyback. Aplikasi untuk konverter seperti buck converter banyak digunakan untuk laptop adapter, charger battery dan lainnya. Konverter ini berguna untuk menurunkan tegangan. Untuk boost converter banyak digunakan untuk sumber energi terbarukan seperti photovoltaic system dan fuel cells. Konverter ini berguna untuk menaikkan tegangan . A. Buck-converter. Buck-converter adalah konverter penurun tegangan khusus yang menerapkan sistem SMPS (Switching Mode Power Supply). Ia adalah konverter dengan efisiensi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan power-supply penurun tegangan biasa (sistem linier). Efisiensinya dapat mencapai lebih dari 90%. Buck-converter memanfaatkan sifat induktor terhadap guncangan listrik berfrekwensi tinggi dan bekerja dengan adanya denyut-denyut tegangan (sebagaimana layaknya SMPS). Karena itu di dalam sebuah rangkaian buck-converter selalu terdapat generator sinyal, transistor penguat, dioda, kondensator dan induktor. Konsep dasar rangkaiannya dapat digambarkan sebagai berikut :



Gambar di atas memperlihatkan rangkaian dasar buck-converter. Induktor ditaruh di sirkit emitor jika yang digunakan adalah transistor bi-polar (NPN). Jika yang digunakan adalah transistor FET/MOSFET (kanal N) maka induktor ditaruh di sirkit source.



Apabila basis T1 sedang mendapatkan denyut tegangan positif, T1 akan menghantar sesaat meluluskan tegangan V+in ke emitornya yang terangkai dengan induktor L1 dan katoda D1. Dengan demikian tegangan pada titik x (emitor T1) sesaat nyaris sama dengan tegangan pada kolektor T1. Pada saat ini mengalirlah arus melalui L1 mengisi muatan C1 dan mengaliri beban (load). Karena adanya arus yang mengalir itu maka pada titik y (hanya sesaat) terdapat tegangan yang lebih kecil daripada titik x. Pada waktu yang hanya sesaat ini tersimpanlah energi listrik di dalam induktor. Manakala denyut tegangan pada basis T1 telah hilang (berganti menjadi nol Volt) T1 tidak lagi menghantar, dengan demikian tegangan pada titik x menjadi nol Volt. Namun karena adanya energi listrik yang tersimpan di induktor maka energi ini lalu dilepaskan oleh induktor sehingga tegangan pada titik y kini menjadi lebih tinggi daripada titik x yang telah menjadi nol Volt itu. Mengalirlah arus sehingga C1 tetap terisi dan beban tetap teraliri arus meskipun T1 tidak lagi menghantar. Arus ini terus mengalir ke ground dan menembus dioda D1, hingga kemudian berakhir di titik x. Keadaan ini berlangsung sesaat, yaitu selama tidak adanya denyut tegangan pada basis T1. Karena itu untaian L1, C1 dan D1 disebut juga sebagai untaian “fly-wheel”. Ketika basis T1 kembali mendapatkan denyut tegangan positif, maka proses seperti yang telah diterangkan di atas akan kembali berulang dari awal, begitulah seterusnya selama generator sinyal tetap memberikan denyut-denyut tegangan kepada basis T1. Umumnya buck-converter bekerja dalam “continuous-mode” di mana arus dari induktor (ketika pelepasan energi) senantiasa diupayakan agar tidak mencapai nol sebelum terjadinya proses penyimpanan energi selanjutnya. Untuk mencapai hal ini maka biasanya nilai induktansi dibuat cukup besar bagi frekwensi yang dihasilkan oleh generator sinyal. Adapun level tegangan keluaran yang dihasilkan oleh buck-converter secara praktis didapatkan dengan perhitungan : V+out = V+in (tON / T) V+out adalah tegangan keluaran dalam Volt V+in adalah tegangan masukan dalam Volt tON adalah waktu munculnya denyut tegangan positif dalam detik/second T adalah periode waktu satu putaran dalam detik/second. Dengan kata lain T adalah tON + tOFF di mana tOFF adalah waktu kosong denyut dalam satu putaran. Bagi yang belum memahami tentang periode putaran gelombang dapat mengikuti sekilas ulasannya dalam : Pengertian AC . Apabila waktu munculnya denyut tegangan adalah sama dengan waktu kosongnya (duty-cycle 50 persen) maka tegangan keluaran yang dihasilkan adalah setengah dari tegangan masukan. Apabila waktu munculnya denyut tidak sama dengan waktu kosongnya, maka tegangan keluaran bisa bervariasi, sebagaimana pada perhitungan di atas. Contoh : V+in = 12V, tON = 0,007s, T = 0,01s, maka V+out = 12 (0,0007 / 0,001) = 8,4V.



Dengan cara lainnya, perhitungan di atas dapat juga ditulis : V+o D adalah faktor duty-cycle. Apabila duty-cycle adalah 60% maka D = 0,6. Apabila dutycycle adalah 75% maka D = 0,75. Dan seterusnya. Semakin besar tON akan semakin besar tegangan keluaran dan semakin kecil tON akan semakin kecil pula tegangan keluaran. Karena itu pada buck-converter untuk menyetel level tegangan keluaran dapat dilakukan dengan menyetel “duty-cycle” dari denyut-denyut yang dihasilkan oleh generator sinyal. Fasilitas pengontrol tegangan keluaran biasa ditambahkan pada rangkaian-rangkaian buckconverter untuk mendapatkan tegangan keluaran yang stabil dan akurat. Pengontrolan tegangan keluaran ini dilakukan dengan memasukkan sebagian tegangan keluaran ke rangkaian pengontrol melalui saluran feed-back (FB). Dengan adanya sirkit pengontrol tegangan maka tegangan keluaran dapat dibuat stabil meskipun tegangan masukan tidak tetap/bervariasi. Pada masa sekarang ini telah banyak beredar rancangan-rancangan power-supply buckconverter dalam bentuk IC. Satu di antaranya (sebagai contoh) adalah LM2674 dari National Semiconductor, rangkaiannya adalah sebagai berikut :ut = V+in.D



C1 = 47µF/50V C2 = 103 (keramik) C3 = 100µF/16V L1 = 100µH IC1 = LM2674-3.3 / LM2674-5 / LM2674-12 D1 = IR 30WQ05F atau dioda schottky 3A/50V Seri LM2674 menghasilkan tegangan keluaran sebesar (dapat dipilih) 3,3V, 5V, atau 12V dengan kemampuan arus hingga 500mA. Efisiensinya lebih dari 96%. Type LM2674-3.3 untuk tegangan keluaran/V+out 3,3V, LM2674-5 untuk tegangan keluaran 5V dan LM2674-12 untuk tegangan keluaran 12V. Semuanya dengan skema rangkaian yang sama. Tegangan masukannya bisa bervariasi, antara 8 – 40V dengan catatan bahwa tegangan masukan harus beberapa Volt lebih tinggi dari tegangan keluaran yang ditetapkan. Apabila



tegangan keluaran yang dikehendaki (misalnya) 12V maka tegangan masukan harus lebih tinggi dari itu, setidaknya 15V atau di atas itu hingga limit tertinggi 40V. Tegangan ini diberikan ke pin 7 IC. Generator sinyal (osilator) internal LM2674 menghasilkan guncangan listrik 260kHz yang kemudian diberikan kepada gate power-MOSFET yang ada di dalam rangkaian internal IC. Source power-MOSFET berada pada pin 8 (Vsw) yang disambungkan ke induktor L1 pada rangkaian eksternalnya. Saluran FB berada pada pin 4 untuk mengontrol level tegangan keluaran. Adapun CB (pin 1) adalah pin untuk kondensator bootstrap. Kondensator ini diperlukan untuk memperbaiki penguatan. Pada LM2674 digunakan transistor power-MOSFET di dalam rangkaian internalnya dan dioda schottky D1 pada rangkaian eksternalnya, ini dimaksudkan untuk memaksimalkan kinerja buck converter. Power-MOSFET bekerja sebagai “switch” yang lebih sempurna ketika ON (menghantar), sedangkan dioda schottky mempunyai tegangan maju (FVD) yang nyaris nol Volt sehingga meminimalisir tegangan hilang ketika dioda itu menghantar. B. Boost Converter Boost converter berguna untuk mengubah tegangan masukan yang rendah ke tegangan keluaran yang tinggi (penaik tegangan). Konverter ini bekerja secara periodik saat saklar terbuka dan tertutup. Untuk konverter ini, parameter yang dibutuhkan untuk dapat memperoleh rangkaiannya terdiri dari beberapa komponen yaitu saklar daya, dioda frekuensi tinggi, induktor, kapasitor, dan beban resistor. Saklar yang dipakai harus mempunyai respon yang cepat saat keadaan on dan off. Saklar yang dapat digunakan adalah saklar semikonduktor seperti MOSFET. Boost-converter adalah konverter penaik tegangan DC ke level yang lebih tinggi. Ia merupakan bentuk power-supply yang diperlukan ketika tegangan yang dibutuhkan oleh suatu perangkat atau rangkaian elektronik lebih tinggi dari tegangan suplai yang tersedia. Prinsip Kerja Boost Converter Kemampuan boost converter untuk menaikan tegangan dc berkaitan dengan prinsip switch duration ( ton dan toff switch ). Saat saklar atau switch mosfet pada kondisi tertutup (ton), arus akan mengalir ke induktor sehingga menyebabkan energi akan tersimpan di induktor. Saat saklar mosfet terbuka (toff), arus induktor ini akan mengalir menuju beban melewati dioda sehingga energi yang tersimpan di induktor akan menurun. Jika dilihat pada Gambar 2.2. Pada saat toff, beban akan disuplai oleh tegangan sumber ditambah dengan tegangan induktor yang sedang melepaskan energinya. Kondisi ini yang menyebabkan tegangan keluaran menjadi lebih besar dibandingkan dengan tegangan masukannya. Rasio antara tegangan keluaran dan tegangan masukan konverter ini sebanding dengan rasio antara periode penyaklaran dan waktu pembukaan saklar. Cara kerja boost-converter. Boost-converter memanfaatkan sifat induktor terhadap guncangan listrik berfrekwensi tinggi dan bekerja dengan adanya denyut-denyut tegangan. Konsep dasar rangkaian boost-converter dapat digambarkan sebagai berikut :



Induktor ditaruh di sirkit kolektor jika yang digunakan adalah transistor bi-polar (NPN) dan ditaruh di sirkit drain jika yang digunakan adalah transistor FET/MOSFET (kanal N). Dalam gambar di atas diperlihatkan rangkaian dengan transistor bi-polar. Apabila basis T1 sedang mendapatkan denyut tegangan positif, maka T1 menghantar dan meng-ground-kan titik x. Akibatnya titik x menjadi praktis nol Volt, namun ini hanya berlangsung sesaat saja, yaitu ketika basis T1 mendapatkan denyut tegangan positif. Pada saat itu juga, tersimpanlah energi listrik di induktor L1. Manakala denyut tegangan pada basis T1 telah hilang, transistor tidak lagi menghantar sehingga tegangan pada titik x mendadak meninggi. Seharusnya tegangan pada titik x meninggi sekira tegangan V+in, namun karena adanya energi listrik yang tersimpan di induktor, energi ini pun kemudian dilepaskan sehingga tegangan pada titik x menjadi meninggi berlipat ganda melebihi tegangan V+in. Begitulah tegangan dinaikkan. Arus kemudian mengalir melalui dioda D1, mengisi C1 dan mengaliri beban. Ini berlangsung hanya sesaat, sampai munculnya denyut tegangan selanjutnya di basis T1. Ketika basis T1 kembali mendapatkan denyut tegangan positif, titik x kembali di-ground-kan. Namun beban tetap teraliri arus karena pada saat ini kondensator C1 yang telah terisi muatan membuang muatannya melalui beban. Begitulah kontinuitas suplai terhadap beban dipertahankan. Pada saat titik x kembali di-ground-kan itu tegangan di titik y menjadi lebih tinggi daripada titik x. Namun arus tidak mengalir dari titik y ke titik x karena D1 menyumbat (ingatlah tentang sifat-sifat dioda). Apabila denyut tegangan pada basis T1 kembali kosong, keadaan kembali berulang sebagaimana telah diterangkan di atas. Adapun level tegangan keluaran yang dapat dihasilkan oleh boost-converter secara praktis didapatkan dengan perhitungan : V+out = V+in / (1-D) V+out adalah tegangan keluaran dalam Volt V+in adalah tegangan masukan dalam Volt D adalah faktor duty-cycle.



D adalah bilangan antara 0 dan 1 sebagaimana duty-cycle yang dinyatakan dalam persen. Jika duty-cycle adalah 50% maka D = 0,5. Jika duty-cycle adalah 75% maka D = 0,75. Dan seterusnya. Karena boost-converter lazimnya bekerja dalam “discontinuous-mode” di mana arus dari induktor perlu mencapai titik nol terlebih dahulu (ketika pelepasan energi) sebelum terjadinya proses penyimpanan energi selanjutnya, maka dalam penerapannya D dibuat agar tidak lebih besar dari 0,8. Dengan demikian diupayakan agar cukup waktu bagi induktor mengeluarkan arus hingga kembali mencapai titik nol setelah melepaskan energi listrik yang tersimpan, sebelum dimulainya proses penyimpanan energi selanjutnya. Sebab jika hal ini tidak tercapai bisa menyebabkan terjadinya kegagalan kinerja konverter. Contoh hitungan : V+in = 12V, D = 0,7 maka V+out = 12 / (1-0,7) = 40V. Faktor duty-cycle bisa didapatkan dari perbandingan tON dan T (lihat kembali tulisan tentang buck-converter). Jadi, D = tON / T. Akan tampak bahwa semakin besar faktor duty-cycle maka akan semakin besar pula tegangan keluaran yang dihasilkan. Karena itu di dalam boost-converter pengaturan tegangan keluaran juga dapat dilakukan dengan mengatur faktor duty-cycle ini. Dalam prakteknya, tegangan keluaran dapat membesar oleh suatu sebab ke level yang tidak diinginkan. Untuk mengatasi masalah ini maka pada rangkaian-rangkaian boost-converter biasa diterapkan sirkit tambahan pembatas dan pengontrol tegangan keluaran. Sirkit pengontrol tegangan ini mengambil sebagian tegangan keluaran melalui saluran umpan balik (FB). Besar-kecilnya tegangan yang diumpan-balikkan akan menentukan faktor duty-cycle sehingga menentukan level tegangan keluaran. Dengan adanya sirkit pengontrol tegangan ini maka tegangan keluaran dibuat menjadi tetap stabil pada level yang telah ditentukan meskipun tegangan masukan tidak tetap/bervariasi. Contoh rangkaian boost-converter. Kini telah banyak beredar rancangan-rancangan power-supply boost-converter dalam bentuk IC. Satu diantaranya (sebagai contoh) adalah LM2585 dari National Semiconductor. LM2585 mempunyai beberapa seri, di sini dicontohkan tipe LM2585-adj. Rangkaian dapat menaikkan tegangan DC 12V menjadi 24V dengan arus maksimal 600mA, efisiensi 93%. Skema rangkaiannya adalah sebagai berikut :



R1 = 33k R2 = 3k9 R3, R4 = 1k R5 = 2k7 C1 = 100µF/25V C2 = 104 C3 = 474 C4 = 1000µF/35V D1 = MBR340/1N5822 atau dioda schottky 3A/40V IC1 = LM2585-adj Catatan bahwa tegangan masukan untuk rangkaian ini perlu beberapa Volt lebih rendah dari tegangan keluaran, yaitu (maksimal) 16V, namun tetap tidak boleh lebih rendah dari 8V. Rangkaian akan bekerja efektif pada range tegangan masukan di antara 8 sampai dengan 16V. Generator sinyal/osilator internal LM2585 menghasilkan guncangan listrik pada frekwensi 100kHz. Di dalam IC ini digunakan transistor power bi-polar yang berperan sebagai transistor switching. Kolektor transistor berada pada pin 4 (Sw). R1+R2 dan R3+R4 membentuk pembagi tegangan untuk diberikan kepada FB (pin 2). Perbandingan R1+R2 dan R3+R4 menentukan derajat pengumpan balikkan sehingga menentukan level tegangan keluaran. Adapun untaian seri R5 dan C3 pada pin “comp” (compensation) berfungsi untuk meredam tegangan naik sesaat manakala rangkaian pertama kali dihidupkan. Dengan adanya dua komponen ini maka fungsi “soft-start” pada rangkaian dapat berjalan dengan baik.



BAB 6 SMPS (SWITCHED MODE POWER SUPPLY)  Blok Switched-Mode Power Supply (SMPS) Hampir semua power supply saat ini menggunakan SMPS, hal ini karena regulator switching mempunyai beberapa keuntungan jika dibanding dengan regulator linear, seperti : Lebih ringan dan ukuran lebih kecil. Regulator linear membutuhkan trafo 50Hz yang mempunyai inti besi yang berat. Makin besar daya (Watt) makin besar dan berat ukuran tranfonya. Sedang SMPS menggunakan frekwensi diatas 20Khz. Makin tinggi frekwensi switching, maka ukuran tranfo dan kapasitor filter semakin kecil. Lebih efisien pemakaian daya listrik. Regulator switching lebih sedikit menghasilkan panas, berarti lebih sedikit daya listrik yang hilang. Range tegangan masukan yang lebih lebar. SMPS mempunyai toleransi range tegangan masukan yang lebar. Dengan tegangan masukan bervariasi antara dc 150~300V (atau tegangan ac antara 90~265V), switching regulator masih mampu memberikan tegangan keluaran yang stabil.  Pengertian SMPS SMPS mempunyai dua buah arti kata, yaitu : 



Power Supply – Artinya suatu peralatan yang berfungsi untuk menyediakan sumber daya listrik yang cocok dengan suatu peralatan. Pada umumnya sumber listrik yang tersedia adalah tegangan ac 220V sedangkan tegangan yang dibutuhkan untuk suatu peralatan umumnya adalah tegangan dc.  Regulator Switching – adalah suatu sirkit elektronik yang berfungsi untuk membuat agar tegangan keluaran stabil terhadap perubahan-perubahan seperti, tegangan masukan yang tidak konstan, arus beban yang tidak konstan, temperature ruangan yang tidak konstan.  Prinsip dasar kerja SMPS Berikut ini adalah rangkaian dari SMPS, lihat gambar 4.13



Gambar 4.13 Rangkaian SMPS.



SMPS secara garis besar meliputi kerja :    



Penyerahan – merubah tegangan masukan AC menjadi tegangan keluaran DC. Konverter – merubah tegangan dc menjadi tegangan keluaran yang sesuai dengan kebutuhan Filtering – menghilangkan denyut (ripple) pada tegangan keluaran Regulasi – membuat agar besarnya tegangan keluaran stabil terhadap perubahan tegangan masukan dan perubahan beban.  Isolasi – mengisolasi bagian sekunder dari bagian primer, dengan tujuan agar chasis bagian sekunder kalau dipegang tidak timbul bahaya kena sengatan listrik.  Proteksi – mampu melindungi peralatan dari tegangan keluaran yang over dan melindungi power supply dari kerusakan jika terjadi suatu kesalahan.  Bagian-bagian pokok dari rangkaian SMPS Bagian-bagian pokok dasar kerja sebuah SMPS adalah sebagai berikut : 



















 



Bagian penyearah. Disini tegangan masukan dari listrik ac 220v disearahkan menjadi tegangan dc menggunakan diode bridge dan 3 buah elco filter besar yaitu sebuah elco 480V680UF dan 2 buah elco 250V2200UF. Bagian pencacah atau power-switching. Tegangan masukan dc dicacah dengan menggunakan “power switch on-off ” sehingga menghasilkan tegangan pulsa-pulsa dc dengan frekwensi tinggi. SMPS mesin las Inverter umumnya bekerja pada frekwensi sekitar 50Hz hingga 60Hz. Sebagai power switch dapat menggunakan IC K2611, IRFZ24N dan IRF9Z24N. SMPS Controller driver sebagai pembangkit pulsa PWM (Pulse Wave Modulation). Sebagai sinyal drive untuk pencacah digunakan IC PC 817 yang berisi rangkaian osilator dan PWM sebagai pembangkit pulsa-pulsa PWM. Ada rangkaian SMPS yang tidak menggunakan SMPS controller driver, dalam hal ini transistor power switching dibuat agar dapat bekerja dengan cara “ber-osilasi sendiri” Trafo switching. Tegangan dc yang telah dicacah mempunyai karakteristik seperti tegangan ac sehingga dapat dilewatkan sebuah trafo atau induktor untuk dinaikkan ataupun diturunkan tegangannya. Pada rangkaian ini menggunakan trafo E25 15:15 Penyearahan dan filtering tegangan keluaran. Tegangan keluaran dari trafo masih berupa pulsa-pulsa frekwensi tinggi dan kemudian dirubah menjadi tegangan dc menggunakan diode penyearah dan filter elco. Loop umpan balik untuk membuat tegangan keluaran agar stabil. Sirkit loop umpan balik dari tegangan keluaran B+ ke bagian primer digunakan untuk mengendalikan PWM. Rangkaian komparator atau pembanding sebagai “error detektor”. Sebuah sirkit komparator pada bagian sekunder dipakai untuk mendeteksi jika terjadi perubahan tegangan keluaran B+. Komparator bekerja dengan cara membandingkan tegangan keluaran B+ dengan sebuah tegangan “referensi” (biasanya berupa tegangan diode zener 6.8v). Output komparator berupa arus yang kemudian diumpan balikkan ke bagian primer melalui sebuah photo coupler. Kopling menggunakan photocouler bertujuan untuk meng-isolagi ground bagian primer yang menyetrum jika dipegang (HOT chasis) dengan ground bagian sekunder (COLD chasis).



Bagan alir cara kerja dari SMPS dapat dilihat pada gambar 4.14



Gambar 4.14 Bagian-bagian pokok dasar kerja SMPS