Laporan Pratikum Boost Converter

(1)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Tugas 9/ 25-12-2014 Puji Iswandi 4211301025 Mekatronika 3A

Laporan Pratikum Unit IX

B

o

s

t

C

o

n

v

e

r

t

e

r

1. Tujuan

Setelah melakukan praktikum ini mahasiswa diharapkan mampu:

 Memahami prinsip kerja dari Boost Converter.

 Merancang dan membuat rangkaian Boost Converter.

2. Dasar Teori

Rangkaian Boost bisa menghasilkan tegangan keluaran yang lebih tinggi

dibanding tegangan masukannya (penaik tegangan). Skema konverter ini diperlihatkan

di Gambar.1. Jika saklar MOSFET ditutup maka arus diinduktor akan naik (energi

tersimpan di induktor naik). Saat saklar dibuka maka arus induktor akan mengalir

menuju beban melewati dioda (energi tersimpan diinduktor turun). Rasio antara

tegangan keluaran terhadap tegangan masukan konverter sebanding dengan rasio antara

periode penyaklaran dan waktu pembukaan saklar. Ciri khas utama konverter ini adalah

bisa menghasilkan arus masukan yang kontinyu. Pada saat ini, rangakaian boost banyak

dipakai dalam penyearah yang mempunyai faktor-daya satu seperti terlihat di

Gambar.2. Pada rangkaian ini, saklar dikendalikan sedemikian rupa sehingga

gelombang arus induktor mempunyai bentuk seperti bentuk gelombang sinusoidal yang

disearahkan. Dengan cara ini, arus masukan penyearah akan mempunyai bentuk

mendekati sinusoidal dengan faktor-daya sama dengan satu. Pengendali konverter

(2)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Gambar. 1 Rangkaian Konverter Boost

Gambar. 2 Rangkaian Penyearah dengan faktor daya satu

Konverter jenis ini dapat juga diistilahkan sebagai konverter penaik tegangan

atau juga disebut sebagai step up converter. Alasan disebut demikian ialah, konverter

jenis ini mampu untuk menaikkan tegangan masukan. Meskipun Konverter jenis ini

mampu untuk menaikkan tegangan , namun juga harus mengikuti aturan dari boost

converter tersebut, yaitu dengan mengatur Duty Cycle (D) / siklus kerja.

Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa untuk mengaktifkan elektronic switch

MOSFET, pada dasarnya ialah dengan menggunakan Pulsed Width Modulation (PWM)

dimana pengaturan PWM ini sendiri sangat terkait dengan duty cycle / siklus kerja (D).

Persamaan berikut ini menunjukkan persamaan duty cycle (D)

(3)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

3. Alat dan Bahan

Pada pratikum ini menggunakan alat dan bahan sebagai berikut

 Mosfet IRF540n

 IC IRS2186

 Dioda 1N4002

 Kapasitor 2,2 uF

 Kapasitor 100 nF

 Kapasitor 47 uF

 Induktor

 Resistor 68 ohm

 Obeng + -

 Kabel Jumper

 Multimeter

 Osciloscope

 Power Supply

(4)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

4. Langkah Percobaan

1. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 1 ( Rangkaian Boost Converter).

2. Aktifkan power supply kemudian atur tegangan Vcc = 10Vdc dan Vs = 6Vdc

3. Aktifkan function generator, kemudian atur function generator dengan amplitudo =

2,5; frekuensi (2 kHz, 10 kHz dan 50kHz); offset = 1,5 Volt ; impedansi = High Z

dan Duty cycle berdasarkan pada tabel 1

4. Amati bentuk gelombang yang dihasilkan oleh Buck Converter

5. Ukur nilai tegangan luaran, arus masukkan dan arus setelah terpasang dengan

beban.

6. Ulangi langkah-langkah diatas berdasarkan duty cycle pada tabel 1.

7. Catat hasil pengamatan pada tabel dibawah ini.

(5)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

(6)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

6. Wiring Gambar

Gambar 4. Wiring rangkaian Boost Konverter

7. Gambar Gelombang

Bentuk gelombang Frekuensi 2 Khz

(7)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Gambar 7. Duty cycle 40% Gambar 8. Duty cycle 50%

(8)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

(9)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Gambar 18. Duty cycle 80%

(10)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

(11)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

8. Analisa

1. Perhitungan dengan menggunakan data teori:

(12)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

30% 10 kHz 6 0.122449 0.7346939 0.7346939

c. Hitunglah effisiensi !

(13)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

60% 50 kHz 6 0.375 2.25 2.25 100

2. Perbandingan hasil teori dan praktek

a. Hitunglah persentase error dari Vo!

(14)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

b. Hitunglah persentase error dari P dan S!

Duty

3. Buatlah Grafik Tegangan Output terhadap dutycycle, untuk setiap frekuensi

(15)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Duty Cycle

Frekuensi Vout

Praktek

(kHz) (Volt)

20% 10 kHz 6

30% 10 kHz 6.83

40% 10 kHz 7.88

50% 10 kHz 9.18

60% 10 kHz 10.9

70% 10 kHz 12.8

80% 10 kHz 13.5

Duty Cycle

Frekuensi Vout

Praktek

(kHz) (Volt)

20% 50 kHz 5.73

30% 50 kHz 6.64

40% 50 kHz 7.52

50% 50 kHz 8.57

60% 50 kHz 9.77

70% 50 kHz 10.3

(16)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Pertanyaan

1. Jelaskan prinsip kerja Boost Converter ?

Konverter jenis ini dapat juga diistilahkan sebagai konverter penaik tegangan atau

juga disebut sebagai step up converter. Alasan disebut demikian ialah, konverter jenis ini

mampu untuk menaikkan tegangan masukan. Meskipun Konverter jenis ini mampu

untuk menaikkan tegangan , namun juga harus mengikuti aturan dari boost converter

tersebut, yaitu dengan mengatur Duty Cycle (D) / siklus kerja.

Prinsip kerja dari rangkaian boost converter adalah ketika kondisi mosfet on atau

menyala, maka siklus tegangan DC atau input akan mengalir ke induktor. Sehingga

mosfet bertindak sebagai konduktor dan tidak ada tegangan yang mengalir pada dioda.

Sedangkan saat kondisi mosfet off atau terputus menyebabkan tegangan DC yang ada

pada induktor akan diteruskan menuju beban (R) melalui dioda. Perlu di ketahui bahwa

proses on dan off ini membutuhkan waktu yang sangat cepat sekali, sehingga

mendapatkan hasil yang diharapkan.

2. Jelaskan pengaruh dari frekuensi switching pada boost converter?

Menambahkan banyaknya pulsa dari penyearah atau meninggikan frekuensi

switching biasanya dilakukan untuk mengurangi besarnya nilai pasif filter yang

dibutuhkan. Menambah/meninggikan frekuensi swiching saklar maka riak arus yang

dihasilkan pada sisi keluaran akan semakin kecil. Hal ini berarti dengan menaikan

frekuensi swiching sistem filter yang dibutuhkan untuk meminimisasi riak semakin kecil

pula. Pada saat interval DT dari periode pensaklaran, saklar yang tertutup

menyambungkan induktor ke negatif catu daya dan arus mengalir. Arus induktor

meningkat dan energi disimpan pada induktor. Dioda dibias mundur sehingga tidak ada

arus induktor yang mengalir ke beban dan dioda ini menjadi pemisah dari bagian

keluaran. Kemudian saat saklar terbuka, bagian keluaran menerima energi dari induktor

(17)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Kesimpulan

Boost converter adalah konverter DC- DC jenis penaik tegangan atau step up.

Konverter boost mampu menghasilkan nilai tegangan output yang lebih besar dari tegangan

input tanpa membutuhkan transformator. Switching converter terdiri dari kapasitor, induktor

dan saklar. Semua komponen diasumsikan tidak mengkonsumsi daya, sehingga dapat

mencapai efisiensi yang tinggi. Untuk saklar digunakan komponen semikonduktor.

Biasanya menggunakan MOSFET. Komponen tersebut terbuka dan tertutup seperti saklar

dengan memberikan sinyal gelombang kotak ke kaki gate.

Jika komponen semikonduktor berada pada kondisi mati, arus yang mengalir adalah

nol dan konsumsi daya juga nol. Jika komponen tersebut berada pada kondisi hidup,

tegangan jatuh diantaranya akan mendekati nol sehinggan konsumsi dayanya akan sangat

kecil. Selama digunakan sebagai converter, komponen saklar akan bekerja pada frekuensi

konstan f dengan on-time DT dimana periode T adalah 1/f. D adalah siklus kerja atau duty

cycle.

Pada saat interval DT dari periode pensaklaran, saklar yang tertutup

menyambungkan induktor ke negatif catu daya dan arus mengalir. Arus induktor meningkat

dan energi disimpan pada induktor. Dioda dibias mundur sehingga tidak ada arus induktor

yang mengalir ke beban dan dioda ini menjadi pemisah dari bagian keluaran. Kemudian saat