Laporan Pratikum DC Chopper

(1)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Tugas 7 / 5-12-2014 Puji Iswandi 4211301025 Mekatronika 3A

Laporan Pratikum Unit VII

DC Chopper

1. Tujuan

Setelah melakukan praktikum ini mahasiswa diharapkan mampu:

 Memahami prinsip kerja dari DC Chopper

 Merancang dan membuat rangkaian DC Chopper

2. Dasar Teori

Tegangan searah (DC) pada sistem tenaga listrik sangat diperlukan. Hal ini

dapat ditemui pada berbagai macam perlatan rumah tangga disekitar kita. Salah satu

aplikasi yang berhubungan dengan tegangan searah (DC) tersebut adalah konverter

DC-DC. Konverter DC-DC merupakan salah satu jenis rangkaian elektronika daya yang

berfungsi untuk mengkonversikan tegangan masukkan searah konstan menjadi

tegangan keluaran searah yang dapat divariasikan berdasarkan perubahan duty cycle

rangkaian kontrolnya. Sumber tegangan dc dapat diperoleh dari baterai atau dengan

menyearahkan sumber tegangan AC yang kemudia di filter dengan kapasitor untuk

mengurangi riak atau ripple.

Pengubah daya DC-DC tipe peralihan atau dikenal dengan sebutan DC Chopper

dimanfaatkan untuk menyediakan tegangan keluaran DC yang bervariasi besarannya

sesuai dengan permintaan pada beban. Komponen yang digunakan untuk menjalankan

fungsi penghubung tersebut disebut switch seperti thyristor dan mosfet. Secara umum

ada dua fungsi pengoperasian dari DC Chopper yaitu penaikan tegangan dimana

tegangan keluaran yang dihasilkan lebih tinggi dari tegangan masukan, dan penurunan

(2)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Gambar 1. Rangkaian DC Chopper

(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 3 ( Rangkaian DC-Chopper).

2. Aktifkan power supply kemudian atur tegangan Vcc = 10Vdc dan Vs = 12Vdc

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 dc chopper

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

beban.

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

(4)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Gambar 3. Rangkaian Percobaan

(5)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

4 50% 10 kHz 13.2 6.25 64.1 65.4 0.84 0.39 46.16

Tabel 1. Data Pratikum

6. Wiring Gambar

(6)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

7. Gambar Gelombang

Frekuensi 2 Khz

Gambar 5. Duty Cycle 20% Gambar 6. Duty Cycle 30%

(7)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Gambar 11. Duty Cycle 80% Frekuensi 10 Khz

(8)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Gambar 18. Duty Cycle 80% Frekuensi 50 Khz

(9)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

(10)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

8. Analisa

1. Perhitungan dengan menggunakan data teori:

a. Hitunglah Vo

c. Hitunglah effisiensi !

(11)

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!

P Teori S Teori

0.1296 0.432 0.12532 0.527 3.305556 21.99074 0.15445 0.57156 19.17361111 32.30555556

0.2304 0.576 0.22373 0.6634 2.895399 15.17361 0.25705 0.71016 11.56640625 23.29166667

0.36 0.72 0.34928 0.79112 2.9775 9.877778 0.39063 0.84612 8.506944444 17.51666667

0.5184 0.864 0.50268 0.9114 3.032215 5.486111 0.55354 0.98208 6.777777778 13.66666667

0.7056 1.008 0.68393 1.0354 3.071287 2.718254 0.74304 1.09956 5.306689342 9.083333333

(12)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Pertanyaan

1. Jelaskan prinsip kerja dari DC Chopper?

Konverter dc-dc dikenal juga sebagai dc-chopper atau pensaklaran regulator dan suatu

rangkaian transistor chopper. Tegangan keluaran rata-rata dikendalikan dengan

mengubah-ubah conduction time (t) dari mosfet. DC-Chopper dibagi menjadi dua, yaitu

step-down chopper dan step-up chopper.

A. Step-Down Chopper

Gambar dibawah merupakan prinsip dasar kerja chopper penurun tegangan. Jika

sakelar S di ON kan sampai dengan DT, maka tegangan masukan VS akan dipindahkan

ke beban menjadi Vo, selanjutnya jika sakelar S di off kan sampai dengan T, tegangan

pada beban menjadi nol. Hal ini menunjukkan bahwa nilai tegangan luaran ditentukan

oleh proses ON dan OFF sakelar S. Ratio antara waktu sakelar OFF terhadap jumlah

waktu sakelar ON dan OFF disebut siklus kerja (duty cycle). Nilai siklus kerja (D)

ditentukan dengan persamaan berikut:

Persamaan di atas dapat dijelaskan bahwa pengaturan siklus kerja dapat dilakukan

melalui dua operasi, yaitu: (a) operasi frekuensi konstan, dan (b) operasi frekuensi

variabel. Operasi frekuensi konstant dilakukan dengan cara menjaga frekuensi. Kerja

Dasar Chopper selalu konstan dan ton diatur. Pengaturan ton ini lazim disebut pengaturan

lebar pulsa atau modulasi lebar pulsa (pulse width modulation). Operasi frekuensi

variabel dilakukan dengan mengatur waktu ton dan menjaga frekuensi selalu konstan.

(13)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Gambar dibawah ini mengilustrasikan prinsip kerja chopper penurun tegangan

yang ditunjukkan dengan SCR di dalam kotak. Selama perioda Ton, ketika chopper ON,

tegangan sumber akan terhubung dengan terminal beban. Selanjutnya, selama perida

Toff, ketika chopper OFF, arus beban akan mengalir pada dioda komutasi (Df),

sehingga terminal beban terhubung singkat dengan Df dan tegangan beban menjadi nol

selama Toff.

(14)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

B. Step-Up Chopper

Gambar 6.3 merupakan rangkaian chopper penaik tegangan. Jika chopper

di-ON-kan, induktor (L) akan terhubung dengan tegangan sumber dan induktor

akan menyimpan energi selama perioda Ton. Selanjutnya, jika chopper

di-OFFkan, induktor akan mengalirkan arus ke dioda (D) dan ke beban, serta

terjadi tegangan emf pada induktor.

Jika energi yang disimpan saat Ton, Wi, sama dengan energi yang

dilepaskan saat Toff, Wo, maka tegangan luaran pada beban (Eo) dapat ditentukan

dengan persamaan berikut:

2. Jelaskan pengaruh dari frekuensi switching?

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

(15)

ELEKTRONIKA DAYA / MK- 4307

Kesimpulan

Pengubah daya DC-DC (DC-DC Converter) tipe peralihan atau dikenal juga dengan

sebutan DC Chopper dimanfaatkan terutama untuk penyediaan tegangan keluaran DC yang

bervariasi besarannya sesuai dengan permintaan pada beban. Daya masukan dari proses

DC-DC tersebut adalah berasal dari sumber daya DC-DC yang biasanya memiliki tegangan masukan

yang tetap. Pada dasarnya, penghasilan tegangan keluaran DC yang ingin dicapai adalah

dengan cara pengaturan lamanya waktu penghubungan antara sisi keluaran dan sisi masukan

pada rangkaian yang sama. Komponen yang digunakan untuk menjalankan fungsi

penghubung tersebut tidak lain adalah switch (solid state electronic switch) seperti misalnya

Thyristor, MOSFET, IGBT, GTO. Secara umum ada dua fungsi pengoperasian dari DC

Chopper yaitu penaikan tegangan dimana tegangan keluaran yang dihasilkan lebih tinggi

dari tegangan masukan, dan penurunan tegangan dimana tegangan keluaran lebih rendah

dari tegangan masukan.

Setelah melakukan pratikum ini, didapat kesimpulan bahwa pada Vo tidak

berpengaruh terhadap frekuensi yang diberikan dari function generator. Jadi semua Vo

secara teori adalah sama. Tetapi dalam pratikum hamper sama dan hanya memiliki sedikit

perbedaan yang dikarenakan berbagai faktor. Untuk daya input dan daya output, effisiensi