Topologi konverter DC-DC tanpa transformator yang dapat menaikkan tegangan adalah boost Konverter ditunjukkan pada Gambar2.9. Konverter ini terdiri dari tegangan sumber Vs, saklar elektrik yang terkontrol, induktor L, dioda, filter kapasitor C dan beban resistif R yang menunjukkan tegangan output. Ketika kondisi switch on maka arus induktor meningkat dan dioda terjaga pada posisi off. Ketika kondisi switch off dioda mengalirkan energi dari induktor kebeban.
Gambar 2.9 Rangkaian Boost Konverter
Nilai total perubahan arus induktor dalam satu periode (kondisi saklar on dan saklar off) atau saat steady state bernilai nol menghasilkan hubungan tegangan output dan input.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.DC / DC modern dirancang untuk memberikan daya yang efisien konversi untuk menghasilkan catu daya DC yang terkontrol, aman, dan diatur dengan baik untuk beragam instrumen elektronik, perangkat dan sistem.
(Sias Alief,Q.2017)
2.7 Induktor
Sebuah induktor atau reaktor adalah sebuah komponen elektronika pasif (kebanyakan berbentuk torus) yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induktansinya, dalam satuan Henry.
Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi kumparan, lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat di dalam kumparan dikarenakan hukum induksi Faraday. Induktor adalah salah satu komponen elektronik dasar yang digunakan dalam rangkaian yang arus dan tegangannya berubah-ubah dikarenakan kemampuan induktor untuk menahan arus bolak-balik dengan frekuensi tinggi.
Induktor harusnya tidak dalam keadaan jenuh dalam keadaan normal dan memiliki lilitan dan inti yang kecil supaya memiliki efisiensi yang baik.Nilai induktansi yang besar cenderung mahal dan memberikan respon muatan transien yang buruk.Akan tetapi, induktansi yang besar memberikan riak (ripple) arus yang kecil dan memberikan konduksi berkelanjutan pada beban kecil. Induktansi yang kecil akan memberikan riak arus yang besar, meningkatkan kehilangan dalam switching dan riak pada output. Konduksi tidak berkelanjutan pada beban kecil dimana mengubah fungsi transfer yang mengarah pada ketidakstabilan. Akan tetapi, induktansi yang kecil memiliki respon transien yang baik, efisiensi yang tinggi, ukuran yang kecil dan harga yang murah.
2.8 Dioda
Dioda adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (kondisi panjar maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi panjar mundur).Dioda sebenarnya tidak menunjukkan karakteristik kesearahan yang sempurna, melainkan mempunyai karakteristik hubungan arus dan tegangan kompleks yang tidak linear dan seringkali tergantung pada teknologi atau material yang digunakan serta parameter penggunaan.
Beberapa jenis dioda juga mempunyai fungsi yang tidak ditujukan untuk penggunaan penyearahan. Berbagai jenis dioda yang dibuat sesuai dengan fungsinya tanpa meninggalkan karakteristik serta spesifikasinya, seperti dioda penyearah (rectifier), dioda emisi cahaya (LED), dioda Zenner, photodioda, dioda Schottky dan dioda signal. Dioda Schottky adalah salah satu dioda yang memiliki tegangan maju (forward bias)yang lebih rendah daripada dioda umumnya yaitu berkisar antara 0,2 hingga 0,4 Volt. Dioda Schottky banyak digunakan pada rangkaian switching berkecepatan tinggi seperti power supply switching dan rangkaian detektor radio
frekuensi tinggi. (Branko Dokic, 2015)
2.9 MOSFET
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah sebuah perangkat semionduktor yang secara luas di gunakan sebagai switch dan sebagai penguat sinyal pada perangkat elektronik. MOSFET adalah inti dari sebuah IC ( integrated Circuit ) yang di desain dan di fabrikasi dengan single chip karena ukurannya yang sangat kecil. MOSFET memiliki empat gerbang terminal antara lain adalah Source (S), Gate (G), Drain (D) dan Body(B).
MOSFET bekerja secara elektonik memvariasikan sepanjang jalur pembawa muatan (electron atau hole).Muatan listrik masuk melalui Saluran pada Source dan keluar melalui Drain.Lebar Saluran di kendalikan oleh tegangan pada electrode yang di sebut dengan Gate atau gerbang yang terletak antara Source dan Drain.ini terisolasi dari saluran di dekat lapisan oksida logam yang sangat tipis. Kapasitas MOS pada komponen ini adalah bagian Utama nya.
Tujuan dari MOSFET adalah mengontrol Tegangan dan Arus melalui antara Source dan Drain.Komponen ini hampir seluruh nya sebagai switch.Kerja MOSFET bergantung pada kapasitas MOS. Kapasitas MOS adalah bagian utama dari MOSFET.Permukaan semikonduktor pada lapisan oksida di bawah yang terletak di antara terminal sumber dan saluran pembuangan.Hal ini dapat dibalik dari tipe-p ke n-type dengan menerapkan tegangan gerbang positif atau negatif masing-masing.
Ketika kita menerapkan tegangan gerbang positif, lubang yang ada di bawah lapisan oksida dengan gaya dan beban yang menjijikkan didorong ke bawah dengan substrat.
Daerah penipisan dihuni oleh muatan negatif terikat yang terkait dengan atom akseptor.Elektron mencapai saluran terbentuk.Tegangan positif juga menarik elektron dari sumber n dan mengalirkan daerah ke saluran.Sekarang, jika voltase diterapkan antara saluran pembuangan dan sumber, arus mengalir bebas antara sumber dan saluran pembuangan dan tegangan gerbang mengendalikan elektron di saluran.
Gambar 2.10 MOSFET IRG 3205 2.10 Mikrokontroller Arduino
Mikrokontroller Arduino board ialah modul yang menggunakan mikrokontroler ATmega 328 dan menggunakan seri yang lebih canggih, sehingga dapat digunakan untuk membangun system elektronika berukuran minimalis namun handal dan cepat. Berbagai modul dan sensor terkini dapat dipasang pada board ini dilengkapi dengan berbagai kode demo yang memuaskan.Mikrokontroller Arduino terdiri dari beberapa board, yang dapat digunakan sesuai kebutuhan dan menggunakan software open source yang dapat dijalankan pada Windows, Mac dan Linux. Beberapa board yang terkenal ditampilkan pada gambar di bawah :
Gambar 2.11 Mikrokontroller Arduino
MikrokontrollerArduino Main Board Mikrokontroller Arduino ini dilengkapi dengan konektor USB untuk memungkinkan pemrograman prosessor dari PC.Arduino juga dapat deprogram dengan menggunakan In System Programming
(ISP). 6 pin konektor ISP pemrograman di sisi berlawanan dari papan dari konektor
USB. (Fatoni,A.2015)
Gambar 2.12 Konfigurasi pin ATMega328P 2.11 Pulse Width Modulation (PWM)
Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam satu periode, untuk mendapatkan tegangan yang berbeda. Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitude dan frekuensi dasar yang tetap, tetapi memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Sinyal PWM dapat terlihat seperti gambar 6. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitude sinyal asli yang belum termodulasi.
Gambar2.13Sinyal PWM
Penelitian ini menggunakan fungsi PWM sebagai data masukan kendali suatu perangkat Konverter. PWM digunakan untuk mengendalikan daya keluaran dari Konverter. Sinyal PWM memiliki frekuensi gelombang yang tetap akan tetapi dutycycle yang bervariasi dari0-1. PWM (Pulse Width Modulation) adalah salah satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang tetap. Satu siklus pulsa merupakan kondisi high kemudian berada di zona transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Duty Cycle merupakan representasi dari kondisi logika high dalam suatu periode sinyal dan di
nyatakan dalam bentuk (%) dengan range 0% sampai 100%, sebagai contoh jika sinyal berada dalam kondisi high terus menerus artinya memiliki duty cycle sebesar 100%. Jika waktu sinyal keadaan high sama dengan keadaan low maka sinyal mempunyai duty cycle sebesar 50%. Keuntungan utama dari PWM adalah bahwa daya yang hilang dalam perangkat switching sangat rendah. PWM juga bekerja dengan baik pada control digital. PWM juga telah digunakan dalam beberapa sistem komunikasi dimana siklus tugasnya telah digunakan untuk menyampaikan informasi melalui saluran komunikasi. (Pramono,W.2013)