ABSTRAK
PERANCANGAN ALAT PRAKTIKUM
CHOPPER STEP-UP
DAN
CHOPPER STEP-DOWN
PADA LABORATORIUM
KONVERSI ENERGI ELEKTRIK
Oleh : Aditya Krisnawan
Chopper adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengubah tegangan DC tetap menjadi tegangan DC yang bervariasi. Tegangan keluaran chopper dapat lebih besar ataupun lebih kecil dari tegangan inputnya. Untuk mengetahui prinsip kerja chopper dibuatlah sebuah alat praktikum chopper step-up dan chopper step-down. Dengan dibuatnya alat praktikum ini diharapkan dapat membantu terlaksananya praktikum elektronika daya pada laboratorium konversi energi elektrik.
Chopper yang dibuat dalam tugas akhir ini menggunakan mikrokontroller jenis ATMega8535 sebagai pengendali utama yang berfungsi menghasilkan PWM yang kemudian digunakan untuk mengendalikan pensaklaran pada transistor. Untuk pensaklarannya digunakan tiga jenis transistor yaitu: BJT (Bipolar Junction Transistor), MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) dan IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Kemudian membandingkan gelombang hasil dari pensaklaran ketiga transistor tersebut dengan cara mengamatinya melalui osiloskop. Percobaan ini juga dilakukan dengan mengubah nilai duty cycle dan resistansinya.
Dari hasil pengamatan, pensaklaran yang baik dihasilkan oleh MOSFET karena MOSFET menghasilkan gelombang keluaran yang lebih mirip dengan gelombang kotak dibandingkan dengan BJT dan IGBT. Hal ini juga disebabkan MOSFET pada umumnya diproduksi untuk pensaklaran elektrik dengan frekuensi yang tinggi. Sedangkan pada pensaklaran yang dihasilkan BJT, menghasilkan gelombang yang tidak seiring dengan kenaikkan duty cycle yang di berikan. Selain itu, besar tegangan yang diberikan pada kolektor BJT juga mempengaruhi karakteristik pensaklaran BJT. Pada BJT dan IGBT saat duty cycle yang diberikan bernilai 90% dan 100%, menghasilkan gelombang DC murni dengan nilai yang hampir sama.
ABSTRACT
DESIGN OF PRACTICE INSTRUMENT STEP-UP CHOPPER AND STEP-DOWN CHOPPER IN ELECTRIC ENERGY CONVERSION
LABORATORY
By :
Aditya Krisnawan
Chopper is a instrument that serves to convert the fixed-voltage DC source into a variable-voltage DC source. Chopper output voltage can be larger or smaller than its input voltage. To know the working principle of chopper then is made a instrument practice step-up chopper and step-down chopper. With made this practice instrument so that can help the implementation of power electronics practice in electric energy conversion laboratory.
Chopper uses microcontroller ATMega8535 type as the main controller that is functions to produce a PWM which is used to control the switching of the transistor. Switching transistor is used in three types: BJT (Bipolar Junction Transistor), MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors). Then to compare the wave results of the three transistor switching by observing through an oscilloscope. The experiment was also done by changing the duty cycle and resistant.
From observation results, the good switching is produced by the MOSFET because the MOSFET produces the output wave form that is more like a square wave compared with the BJT and IGBT. This is also caused that MOSFET is generally produced for electrical switching with high frequency. While the resulting BJT switching, produces waves that not in line with the increase of given duty cycle that is given. In addition, the value of the applied source at the BJT collector also effects the switching characteristics of BJT. When BJT and IGBT are given duty cycle of 90% and 100%, BJT and IGBT producs DC waves with the same value.
56
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Dari serangkaian penelitian, pengujian, dan analisa yang telah dilakukan
dapat disimpulkan bahwa:
1. Pensaklaran pada BJT saat tegangan input yang diberikan 100V
menghasilkan pensaklaran yang lebih baik dibandingkan pensaklaran
BJT saat diberikan tegangan input 20V.
2. Pensaklaran MOSFET lebih baik dibandingkan dengan IGBT dan BJT,
karena gelombang hasil keluaran MOSFET lebih mirip dengan
gelombang kotak jika dibandingkan dengan BJT dan IGBT.
3. Gelombang hasil pensaklaran BJT tidak seiring dengan kenaikkan nilai
duty cycle yang diberikan pada BJT.
4. Pensaklaran yang dihasilkan IGBT dengan input yang tetap dan nilai
duty cycle yang divariasikan selalu menghasilkan tegangan output lebih tinggi dibandingkan nilai Vperhitungan saat nilai duty cycle diivariasikan.
karakteristik pensaklaran BJT.
7. Dari hasil pengujian Chopper Step-Up MOSFET menghasilkan Vout yang baik karena dapat menghasilkan tegangan yang lebih tinggi
dibandingkan dengan BJT dan IGBT.
B. Saran
Saran yang dapat diberikan untuk penelitian selajutnya adalah:
1. Untuk penelitian selanjutnya disarankan untuk menggunakan jenis
transistor yang berbeda (selain BJT, MOSFET dan IGBT) misalnya
Thyristor dan lain-lain.
2. Untuk penelitian selanjutnya dapat dikembangkan untuk membuat alat
praktikum dengan mode pensaklaran regulator buck-boost dan regulator cuk.
3. Pada penelitian selanjutnya diharapkan dapat dikembangkan dengan
memvariasikan frekuensi PWM untuk mengatur pensaklaran pada
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Chopper secara luas digunakan untuk pengendalian motor traksi pada automobil elektris, mobil trolley, kapal pengangkut, truk forklift dan lain-lain. Bila
digunakan untuk pengaturan kecepatan motor, chopper dapat menghasilkan pengaturan kecepatan yang baik, efisiensi yang tinggi dan respon dinamik yang
cepat. Selain untuk mengatur kecepatan motor chopper dapat juga digunakan untuk melakukan pengereman regeneratif pada motor-motor DC.
Chopper DC pada dasarnya merupakan regulator mode pensaklaran yang berfungsi untuk mengubah tegangan DC yang tidak teregulasi menjadi tegangan
keluaran DC yang teregulasi. Hasil tegangan keluaran chopper dapat lebih besar ataupun lebih kecil dari tegangan DC sumbernya, hal ini tergantung dari jenis
rangkaian mode pensaklaran yang digunakan.
Untuk mengetahui prinsip kerja chopper step-up dan chopper step-down dibuatlah
sebuah alat praktikum chopper step-up dan chopper step-down. Dengan dibuatnya
alat praktikum tersebut diharapkan dapat membantu terlaksananya praktikum
prinsip kerja dari chopper step-up dan chopper step-down, serta dapat mengamati
gelombang yang dihasilkan dari pensaklaran BJT, MOSFET dan IGBT.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah:
1. Merancang chopper untuk digunakan sebagai alat praktikum elektronika daya
pada laboratorium konversi energi elektrik dengan menggunakan
mikrokontroller ATMega8535 sebagai pengendalinya.
2. Membandingkan gelombang keluaran dari chopper yang menggunakan tiga jenis transistor sebagai pensaklarannya yaitu: BJT (Bipolar Junction
Transistor), MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Efect Transistor) dan IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
3. Membuat modul praktikum untuk membantu penggunaan alat praktikum
chopper step-up dan chopper step-down.
C. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dapat tercapai dalam pembuatan tugas akhir ini adalah:
1. Dapat membantu terlaksananya praktikum elektronika daya pada laboratorium
konversi energi elekrik, khususnya praktikum chopper step-up dan chopper step-down.
3
D. Perumusan Masalah
Bagaimana merancang alat praktikum yang berfungsi untuk mengubah tegangan
DC ke DC dengan cara mengatur mode pensaklaran pada chopper DC.
E. Batasan Masalah
Beberapa hal yang membatasi masalah dalam pembahasan tugas akhir adalah:
1. Perancangan tugas akhir ini menggunakan jenis transistor BJT, MOSFET dan
IGBT sebagai pensaklaran pada chopper step-up dan chopper step-down.
2. Menggunakan mikrokontroller jenis ATMega8535 sebagai rangkaian
pengendali utama chopper.
3. Menggunakan bahasa C sebagai bahasa pemrograman pada ATMega8535.
F. Hipotesis
1. Menaikkan tegangan DC dapat dilakukan dengan regulator mode pensaklaran
dengan jenis regulator pensaklaran chopper step-up.
2. Menurunkan tegangan DC dapat dilakukan dengan regulator mode
pensaklaran dengan jenis regulator pensaklaran chopper step-down.
G. Sistematika Penulisan
BAB 1. PENDAHULUAN
Menjelaskan tugas akhir secara umum, berisi latar belakang, tujuan, manfaat
Pada bab ini dijelaskan secara garis besar tentang teori dasar yang digunakan dan
yang berhubungan dengan sistem yang akan dibuat.
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN
Memuat langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian, diantaranya waktu dan
tempat penelitian, alat dan bahan, komponen serta perangkat penelitian, prosedur
kerja, perancangan, dan pengujian sistem.
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Bagian ini berisi mengenai hasil pengujian dari percobaan dan membahas
terhadap data-data hasil pengujian yang diperoleh.
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini akan menyimpulkan semua kegiatan dan hasil-hasil yang diperoleh selama
