EMI FILTER, BUCK CONVERTER DAN RANGKAIAN PROTEKSI TEGANGAN / ARUS LEBIH

(1)

DAN

RANGKAIAN PROTEKSI TEGANGAN / ARUS LEBIH

MUHAMMAD AKBAR HARIYONO, S.T ELEKTRONIKA TERAPAN

(2)

EMI FILTER

(3)

• EMI (ElectroMagnetic Interference) adalah masuknya sinyal-sinyal gangguan yang tidak diinginkan ke suatu sirkit atau sistem elektronik yang sedang beroperasi.

• Efek yang ditimbulkan EMI cukup beragam, misalnya gangguan gambar garis bintik-bintik di layar TV, gangguan suara derau pada penerima radio, kesalahan penunjukkan angka di counter pom-bensin, operasional error pada perangkat-perangkat medis, dan sebagainya.

• Penyebab munculnya EMI ada bermacam-macam. Sebagian disebabkan oleh faktor alamiah seperti radiasi dari matahari atau efek terjadinya petir. Sebagian lagi disebabkan oleh peralatan yang dibuat oleh manusia seperti pemancar radio, generator listrik, mesin kendaraan bermotor, kereta listrik, telepon seluler, komputer, lampu neon, blender, mixer, mesin bor, dan lain-lain. Semuanya itu dapat menjadi sumber EMI yang potensial.

• EMI yang dapat menjalar melalui kontak fisik perkabelan biasanya berfrekwensi antara 9kHz – 30MHz. Sedangkan EMI yang menjalar melalui radiasi gelombang radio biasanya berfrekwensi antara 30MHz – 1GHz.

(4)

EMI FILTER

• Merambahnya gangguan dari suatu sumber EMI ke jaringan sumber tenaga listrik terbagi ke dalam dua pola, yaitu :

A. Common-mode B. Differential-mode

(5)

• EMI filter adalah serangkaian komponen elektronik pasif dalam konfigurasi tertentu yang berfungsi untuk meredam interferensi elektromagnetik (EMI) dari atau ke jalur sumber tenaga kelistrikan.

• Terdapat pula dua pola umum susunan EMI filter berdasarkan pola perambahannya, yaitu EMI filter common-mode dan EMI filter differential mode.

• EMI filter common-mode sederhana untuk sumber AC 220V. L1 (disebut common-mode choke) dipasang pada kedua jalur, yaitu jalur AC 220V dan jalur netral.

L1 adalah kumparan choke (peredam) yang mempunyai dua lilitan dan berada pada satu inti ferit..

Dengan adanya L1 sinyal-sinyal EMI diredam hingga ke tingkat yang cukup rendah.

• Sementara itu antara jalur AC 220V dengan ground dan antara jalur netral dengan ground dipasang kondensator by-pass Cy1 dan Cy2. Kedua kondensator ini menghubung singkat sinyal-sinyal EMI ke ground (aarde).

(6)

EMI FILTER

• EMI filter common-mode dengan penambahan Cy3 dan Cy4 yang mana membuat rangkaian EMI filter jenis ini menjadi lebih baik sebagai filter masuk dan filter penyekat bagi sinyal-sinyal EMI.

• Umumnya, Cy1...Cy4 bernilai antara 470pF – 4,7nF, dan L1 bernilai antara 1 hingga 8 mH.

• Nilai-nilai Cy dan L1 disesuaikan berdasarkan

frekwensi mayoritas EMI yang hendak diredam.

(7)

• EMI filter differential-mode dapat digunakan untuk sumber AC 220V maupun DC 12V. Cx1 menghubung singkat sinyal-sinyal EMI yang mungkin terdapat pada jalur AC 220V pada tahap awal.

• L1 adalah choke coil lilitan tunggal berinti ferit, meredam sinyal-sinyal EMI berfrekwensi tinggi hingga ke level yang cukup rendah. Sisa-sisa sinyal EMI yang masih terdapat di jalur AC 220V lalu dibersihkan lagi oleh Cx2.

• Untuk menghilangkan gangguan EMI differential-mode memang cukup dipasang kondensator Cx karena sinyal- sinyal EMI pada mode ini mempunyai fasa yang berlawanan dengan yang ada pada jalur netral.

• Umumnya Cx1 dan Cx3 bernilai antara 10nF – 47nF, Cx2 bernilai 1000µF, dan L1 bernilai 1mH atau lebih.

(8)

EMI FILTER COMMON MODE – DIFFERENTIAL MODE

(9)

(10)

EMI FILTER

(11)

(12)

BUCK CONVERTER

(13)

• Secara Garis Besar DC Buck Converter adalah rangkaian elektronika yang berfungsi sebagai penurun tegangan DC ke DC (konverter DC-to-DC atau Choppers) dengan metode switching.

• Rangkaian DC Buck Converter memakai komponen switching seperti MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), thyristor, IGBT untuk mengatur duty cycle

.

(14)

• IC jenis Adjustable Voltage Regulator adalah jenis IC Pengatur Tegangan DC yang memiliki range Tegangan Output tertentu sehingga dapat disesuaikan kebutuhan Rangkaiannya. IC Adjustable Voltage

• Regulator ini juga memiliki 2 jenis yaitu Positive Adjustable Voltage Regulator dan Negative Adjustable Voltage Regulator. Contoh IC jenis Positive Adjustable Voltage Regulator diantaranya adalah LM317 yang memiliki range atau rentang tegangan dari 1.2 Volt DC sampai pada 37 Volt DC. Sedangkan contoh IC jenis Negative Adjustable Voltage Regulator adalah LM337 yang memiliki Range atau Jangkauan Tegangan yang sama dengan LM317.

ADJUSTABLE VOLTAGE REGULATOR

(15)

(16)

DIODA PENGAMAN

• Polaritas arus DC memang berbeda dengan arus AC yang tidak memiliki persoalan pada polaritas. pada arus DC, ketika polaritas catu daya yang masuk pada rangkaian elektronika dapat mengakibatkan hal yang fatal. Artinya polaritas arus DC yang terbalik dapat merusak rangkaian atau perangkat elektronika terserbut.

• Dioda merupakan salah satu komponen yang dapat digunakan sebagai pengaman polaritas terbalik dari arus DC.

• Bagian positif catu daya atau baterai di hubungkan

secara seri terhadap input catuan positif dari rangkaian

(17)

(18)

DIODA PENGAMAN

• Pada kasus beban induktif seperti relay misalnya, ketika dialiri arus listrik dan terdapat medan magnet pada lilitan tersebut, pada saat dilepaskan kembali, maka pada lilitan tersebut akan menjadi induktif dan akan menimbulkan tegangan tinggi secara tiba-tiba atau tegangan tinggi kejut.

• Oleh sebab itulah dibutuhkan sebuah dioda yang terhubung paralel dengan beban induktor yang terhubung pada rangkaian elektronika untuk meredam tegangan tinggi secara tiba-tiba karena timbulnya aliran medan magnet.

(19)

• Dioda Zener yaitu komponen Elektronika yang terbuat dari Semikonduktor dan salah satu jenis Dioda yang dirancang khusus agar bisa beroperasi di rangkaian Reverse Bias (Bias Balik).

• Umumnya alat ini dipakai buat kestabilan arus listrik, karena arus listrik akan lebih baik dalam keadaan stabil.

• Ada beberapa fungsi yang terdapat pada sebuah dioda Zener, diantaranya:

✓ Penyestabil lever tegangan

✓ Pendeteksi tegangan tertentu

✓ Pembatas sinyal input

✓ Pengaman Electro Static Discharge (ESD)

(20)

DIODA ZENER

Tegangan Output (Vout) = tegangan pada Diode Zener (Vz)

Is = (Vs – Vz) / (RS)

(21)

Vout = Vin – Vzener

Is = (Vs – Vz) / (RS)

Jadi, kita bisa memanfaatkan dioda zener buat berbagai kerperluan diantaranya sebagai penyetabil tegangan dan pendeteksi level tegangan.

Selain itu, dioda zener juga bisa dipakai buat pembatas level dan pengaman port IC

dari bahaya elektro statik discharge.

(22)

DIODA ZENER

Dalam rangkaian catu daya dipasang sebuah dioda zener yang berfungsi buat menstabilkan tegangan. Nilai tegangan zener atau break down zener sebesar 10 V. Tegangan di sisi elco sebesar 40 VDC dan Resistor yang diseri dengan zener sebesar 470 Ohm. Impedansi output sebesar 200 Ohm. Berapa output tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian? Berapa besar arus yang bisa mengalir dalam rangkaian? Dan berapakah arus zener minimal dan maksimal yang dihasilkan oleh rangkaian tersebut?

Diketahui:

•Vin = 40 VDC

•R =470 Ohm

•Vz = 10 V

•Rl = 200 Ohm Ditanya:

•Vout =?

•I =?

✓ Vout = Vz + (Iz x Zz) Impedansi zener, Zz kita abaikan, maka

✓ Vout = Vz = 10 V

✓ I = (Vin – Vout) / R

✓ I = (40 – 10) / 470

✓ I = 30 / 470

✓ I = 0,064 A

✓ I = 64 mA

✓ IL min terjadi pada RL = 00, IL min = 0

✓ IL max terjadi pada RL = 200 Ohm, IL max = Vout/R = 10/200 = 0,05 A = 50 mA

(23)

Thank You

Muhammad Akbar Hariyono 0813-5163-3404 [email protected] TEM POLANKA