Laporan Pratikum Buck Converter

(1)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Tugas 8 / 11-12-2014 Puji Iswandi 4211301025 Mekatronika 3A

Laporan Pratikum Unit VIII

Buck Converter

1. Tujuan

Setelah melakukan praktikum ini mahasiswa diharapkan mampu:  Memahami prinsip kerja dari Buck Converter.

 Merancang dan membuat rangkaian Buck Converter.

2. Dasar Teori

Buck Converter merupakan penurun tegangan yang mengkonversikan tegangan masukan DC menjadi tegangan DC lainnya yang lebih rendah. Seperti terlihat pada gambar 2, rangkaian ini terdiri terdiri atas satu saklar aktif (MOSFET), satu saklar pasif (diode), kapasitor dan induktor sebagai tapis keluarannya.

Gambar 1. Rangkaian Buck Converter

(2)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

penyaklarannya. Biasanya nilai faktor daya ini tidak lebih kecil dari 0.2, karena jika dioperasikan pada rasio tegangan yang lebih tinggi, saklar akan bekerja dibawah keandalannya dan menyebabkan efisiensi konverter turun. Untuk rasio (Vd/Ed) yang sangat tinggi, biasanya digunakan konverter DC-DC yang terisolasi atau topologi yang dilengkapi dengan trafo.

Analisis riak arus keluaran diperlukan untuk bisa mendesain tapis atau filter keluaran konverter DC-DC. Dari persamaan di bawah ini, terlihat bahwa untuk mendapatkan riak arus keluran konverter buck yang kecil, diperlukan tapis induktor (L) yang nilainya akan semakin kecil dengan meningkatkan frekuensi penyaklaran. Riak arus keluaran

konverter DC-DC akan bernilai maksimum apabila konverter bekerja pada duty cycle (d) = 0,5.

(3)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

3. Alat dan Bahan

Pada pratikum ini menggunakan alat dan bahan sebagai berikut

 Mosfet IRF540n

1. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 2 ( Rangkaian Buck 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.

(4)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Gambar 2. Rangkaian Percobaan

5. Hasil Pengukuran

No Duty

Cycle Frekuensi Vin Vout I-in I-out P-in P-out Efisiensi

(%) (kHz) (Volt) (Volt) (mA) (mA) (Watt) (Watt) (%)

1 20% 2 kHz 12.2 2.44 2.37 157.1 1.91 0.05 3.10

2 30% 2 kHz 12.2 3.66 48.9 171.3 2.08 0.13 6.40

3 40% 2 kHz 12.2 4.88 79.2 185.3 2.26 0.23 10.53

4 50% 2 kHz 12.2 6.1 112.2 199.8 2.43 0.37 15.26

5 60% 2 kHz 12.2 7.32 145.8 211.1 2.57 0.53 20.80

6 70% 2 kHz 12.2 8.54 178.6 223.1 2.72 0.72 26.79

(5)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

No Duty

(6)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

6. Wiring Gambar

Gambar 3. Wiring rangkaian Buck Konverter

7. Gambar Gelombang

Frekuensi 2 khz

(7)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Gambar 6. Duty Cycle 40% Gambar 7. Duty Cycle 50%

Gambar 10. Duty Cycle 80%

(8)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

(9)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Frekuensi 50 khz

(10)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

8. Analisa

(11)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

b. Hitunglah P dan S!

c. Hitunglah effisiensi !

(12)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

2. Perbandingan hasil teori dan praktek a. Hitunglah persentase error dari Vo!

Vo

b. Hitunglah persentase error dari P dan S!

(13)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Pertanyaan

1. Jelaskan prinsip kerja Buck Converter ?

Buck converter adalah salah satu rangkaian DC-DC Converter yang digunakan untuk menurunkan tegangan DC. Prinsip kerja rangkaian buck converter adalah dengan kendali pensakelaran dimana ketika sakelar tertutup: dioda bekerja reversed/block sehingga suplai input mengalir ke induktor juga ke beban, sedangkan ketika sakelar terbuka: dioda bekerja forward/unblock sehingga energi yang disimpan di induktor dapat mengalir ke beban.

Mosfet yang digunakan pada rangkaian buck converter berfungsi sebagai saklara yang dapat membuka dan menutup rangkaian sehingga arus dapat dikendalikan sesuai

dengan duty cycle yang diinginkan.

(14)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

2. Jelaskan pengaruh dari frekuensi switching ?

(15)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Kesimpulan

Konverter jenis buck merupakan konverter penurun tegangan yang mengkonversikan tegangan masukan DC menjadi tegangan DC lainnya yang lebih rendah. Rangkaian buck

konverter terdiri terdiri atas satu saklar aktif (MOSFET), satu saklar pasif (diode), kapasitor dan induktor sebagai tapis keluarannya.

Untuk tegangan kerja yang rendah, saklar pasif (dioda) sering diganti dengan saklar aktif (MOSFET) sehingga susut daya pada saklar bisa dikurangi. Apabila menggunakan 2 saklar aktif, kedua saklar ini akan bekerja secara bergantian, dan hanya ada satu saklar yang menutup setiap saat. Nilai rata-rata tegangan keluaran konverter sebanding dengan rasio antara waktu penutupan saklar (saklar konduksi/ON) terhadap periode penyaklarannya. Biasanya nilai faktor daya ini tidak lebih kecil dari 0.2, karena jika dioperasikan pada rasio tegangan yang lebih tinggi, saklar akan bekerja dibawah keandalannya dan menyebabkan efisiensi konverter turun. Untuk rasio (Vd/Ed) yang sangat tinggi, biasanya digunakan konverter DC-DC yang terisolasi atau topologi yang dilengkapi dengan trafo.

Analisis riak arus keluaran diperlukan untuk bisa mendesain tapis atau filter keluaran konverter DC-DC. Untuk mendapatkan riak arus keluran konverter buck yang kecil,

diperlukan tapis induktor (L) yang nilainya akan semakin kecil dengan meningkatkan

frekuensi penyaklaran. Riak arus keluaran konverter DC-DC akan bernilai maksimum apabila konverter bekerja pada duty cycle (d) = 0,5.