i
Desain Buck Chopper Sebagai Catu
Power LED Dengan Kendali Arus
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh :
AGUSTINUS BANGKIT HENDRAWAN
12.50.0012
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir dengan judul “ Desain Buck Chopper Sebagai Catu Power LED Dengan Kendali Arus” diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan
dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal .... Juni 2016.
Semarang, .... November 2016
Menyetujui,
Pembimbing Koordinator Tugas Akhir
Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. 058.1.1992.110
Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. 058.1.1992.110
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik Ketua Progdi Teknik Elektro
Ir. Drs. Djoko Setijowarno, MT, IPM 058.1.1988.032
Dr. Ir. Florentius Budi Setiawan, ST, MT, IPM
iii
PERNYATAAN
KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR (SKRIPSI)
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir yang berjudul “ Desain Buck Chopper Sebagai Catu Power LED Dengan Kendali Arus” ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila di kemudian hari ternyata terbukti bahwa tugas akhir ini sebagian atau seluruhnya merupakan hasil plagiasi, maka saya rela untuk dibatalkan, dengan segala akibat hukumannya sesuai peraturan yang berlaku pada Universitas Katolik Soegijapranata dan / atau perundang-undangan yang berlaku.
Semarang, .... November 2016
( Agustinus Bangkit H )
iv
ABSTRAK
Seiring dengan perkembangan teknologi dalam sektor pencahayaan yang berfungsi untuk pencahayaan jalan perkotaan, industri, dan pencahayaan rumah. Banyak ilmuwan menciptakan alat yang berfungsi untuk memberikan cahaya seperti lampu bohlam yang berbentuk bola kaca, lampu TL yang hampir sama dengan lampu bohlam tetapi lumen yang dihasilkan lebih terang dan lebih hemat energi dibandingkan dengan lampu bohlam, dan yang terbaru ini telah diciptakannya lampu LED yang lebih hemat energi dan lebih terang diantara lampu bohlam maupun lampu TL.
Lampu LED memberikan banyak keunggulan dibandingkan dengan lampu yang lain, seperti efisiensi tinggi, umur pemakaian yang lebih lama, dan yang terpenting adalah lebih hemat energi. Untuk menghidupkan lampu LED tersebut dapat menggunakan rangkaian daya seperti converter jenis chopper karena lampu LED bekerja pada tegangan DC, chopper diatur sedemikian sehingga lampu LED menyala dengan meperhitungkan besar arus dan tegangan yang disuplaikan ke lampu LED sehingga dijaga konstan agar lampu LED tidak cepat mengalami kerusakan dan lumen yang dihasilkan konstan.
Pada Tugas Akhir ini dirancang buck chopper dan kontrolnya sebagai supply
Power LED, dengan cara membaca arus pada rangkaian buck chopper dengan
menggunakan sensor arus yang difungsikan sebagai nilai actual yang akan dibandingkan dengan nilai referensi yang telah ditentukan dan di olah dengan menggunakan microcontroller dsPIC30F4012 dan menghasilkan PWM yang mengatur pensaklaran pada buck chopper.
v
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis haturkan kepada Allah Bapa yang ada di Surga, Tuhan Yesus dan Ibu Maria, karena atas berkat, rahmat dan mukjizat-Nya yang senantiasa menyertai penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta Laporan Tugas Akhir yang berjudul “ DESAIN BUCK CHOPPER SEBAGAI SUPPLY POWER
LED DENGAN KENDALI ARUS”. Tugas akhir beserta laporan ini sebagai tugas penulis
untuk menyelesaikan perkuliahan di Program Studi S1 Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata.
Dalam proses pembuatan tugas akhir dan penyusunan laporan, penulis mendapat bimbingan dan support dari berbagai pihak baik secara langsung maupun secara tidak langsung. Pada kesempatan kali ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang kepada :
1. Allah Bapa yang senantiasa memberi rahmat, berkat, kemudahan dan kelancaran pelaksanaan Tugas Akhir dan penyusunan laporan.
2. Orang tua, penulis yang selalu memberi semangat dan dukungan baik secara moril maupun materiil kepada penulis.
3. Bapak Dr. Ign. Slamet Riyadi, MT. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir, yang telah membimbing dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini dan yang memberikan saran, kritik, dan memberi bantuan dari hal rancangan maupun ide kepada penulis.
4. Bapak Dr. Ir. Djoko Suwarno, M. Si. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
vi
6. Seluruh Dosen dan Karyawan Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, terutama Bapak Juang.
7. Mas Enggar, Mas Jefri, Mas Dryan, Mas Arief, dan seluruh angkatan yang telah membantu.
8. Teman-teman seperjuangan yaitu Waluyo, Rizal, Moses, Matius, Galih, Fajar, Icuk, Cahyo, Ricky terimakasih sudah menemani dan saling berdinamika bersama selama kuliah.
9. Teman-teman Elektro angkatan 2009, 2010, 2011 dan 2013 terima kasih atas doa dan dukungannya.
10.Teman-teman Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata.
11.Teman-teman fakultas yang lain yang turut mendukung saya.
12.Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir beserta laporannya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih banyak kekurangan, maka penulis dengan rendah hati mengharapkan saran maupun kritik dari berbagai pihak untuk perbaikan dan perkembangan kedepannya. Penulis juga ingin menyampaikan permohonan maaf apabila terdapat hal-hal yang kurang berkenan dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini.
vii
Semarang, ....November 2016
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
LEMBAR PENGESAHAN ii
PERNYATAAN KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR iii
ABSTRAK iv
KATA PENGANTAR v
DAFTAR ISI viii
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xiv
BAB I PENDAHULUAN
1 1.1 Latar Belakang
1.2 Perumusan Masalah 3
1.3 Pembatasan Masalah 3
1.4 Tujuan dan Manfaat 4
1.5 Metodologi Penelitian 4
1.6 Sistematika Penulisan 5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Power Supply 8
2.1.1. Pengertian Power Supply 8
ix
2.2.1. Pengertian Chopper 11
2.2.2. Buck Konverter 12
2.3. MOSFET (metal-oxide semiconduktor field-effect transistor)
17
2.3.1. Pengertian MOSFET 17
2.3.2. Cara Kerja MOSFET 17
2.3.3. IRFP 460 (MOSFET) 19
2.4. Mikrokontroller 20
2.4.1. Pengertian Mikrokontroller 20
2.4.2. Mikrokontroller dsPIC30F4012 20
2.4.3. ADC dsPIC30F4012 23
2.4.4. Peta Memori Pada dsPIC30F4012 23
2.5. LED (Light Emitting Diode) 24
2.5.1. Pengertian LED (Light Emitting Diode) 24 2.5.2. Cara Kerja LED (Light Emitting Diode) 25
3.4. Perancangan Buck Chopper 30
3.5. Rangkaian Driver TLP 250 31
x
3.7. Perancangan Mikrokontroller 33
3.8. Sistem Kendali 34
BAB IV Hasil Pengujian dan Analisa
4.1. Hasil Simulasi 38
4.2. Pengujian Laboratorium 42
4.3. Pembahasan 48
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan 49
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Power Supply Linier 9
Gambar 2.2 Catu Daya Switching tipe Push Pull 10 Gambar 2.3 Diagram Block Cara Kerja Converter 11
Gambar 2.4 Diagram Block Buck Converter 12
Gambar 2.5 Skema Rangkaian Buck Converter 13
Gambar 2.6 Topologi Buck Chopper Ketika Saklar ON 13 Gambar 2.7 Topologi Buck Converter Ketika Saklar OFF 14 Gambar 2.8 MOSFET Type N & MOSFET Type P 17
Gambar 2.9 MOSFET Mode ON 18
Gambar 2.10 MOSFET Mode OFF 18
Gambar 2.11 MOSFET IRFP 460 19
Gambar 2.12 PIN dsPIC30F4012 21
Gambar 2.13 Peta Memori dsPIC30F4012 24
Gambar 2.14 Simbol LED 25
Gambar 3.1 Diagram blok system 28
Gambar 3.2 Skema blok catu daya Push Pull 29
Gambar 3.3 Skema blok catu daya linier Sebagai Supply Buck Chopper
30
Gambar 3.4 Skema Perancangan Buck Chopper 31
Gambar 3.5 Rangkaian Driver TLP250 32
Gambar 3.6 Sensor Arus 32
xii
Gambar 3.8 Rangkaian Kontrol Analog metode Hysterisis 34 Gambar 3.9 Flowchart sistem control dengan metode kendali arus 35 Gambar 3.10 Inisialisasi Program Pada dsPIC30F4012 36 Gambar 3.11 Program Timer Interrupt Pada dsPIC30F4012 36 Gambar 3.12 Program Histerisis digital Pada dsPIC30F4012 37 Gambar 4.1 Rangkaian simulasi menggunakan C-Block 39 Gambar 4.2 Parameter sekunder trafo, suplai tegangan dan arus pada
converter
41
Gambar 4.3 Atas sinyal tegangan pada Dioda, Bawah sinyal Arus keluaran
41
Gambar 4.4 Atas sinyal tegangan keluaran converter, Bawah sinyal arus keluaran converter
42
Gambar 4.5 Gelombang Merah Tegangan PLN [skala 10x, 5ms/div, 10 v/div], Gelombang Kuning Tegangan yang akan disearahkan menjadi input converter [skala 10x, 50us/div, 10 v/div]
43
Gambar 4.6 Titik Pengambilan Data Pada Sisi Daya Masukan Konverter
44
Gambar 4.7 Hasil penyearah dan filter yang menjadi Input Tegangan Konverter [skala 10x, 50us/div, 10 v/div]
44
Gambar 4.8 Titik Pengambilan Data tegangan diode dan arus converter
45
Gambar 4.9 Hasil pengambilan Data Sinyal Merah Menunjukan Arus Pada Konverter [skala 1x, 50us/div, 2 v/div], Sinyal Kuning Menunjukan Tegangan Pada Dioda [skala 10x, 50us/div, 500m v/div]
45
Gambar 4.10 Titik Pengambilan Data Pada Gate dan Drain Mosfet IRFP 460
xiii
Gambar 4.11 Hasil pengambilan Data Sinyal Biru Gate Mosfet [skala 1x 50us/div, 5 v/div], Sinyal Kuning Menunjukan Tegangan Drain Mosfet [skala 10x 50us/div, 5v/div]
46
Gambar 4.12 Hasil pengambilan Data pada sisi outputconverter Sinyal Biru [skala 1x 50us/div, 10 v/div], Sinyal Kuning
Menunjukan Tegangan input converter [skala 10x, 50us/div, 10 v/div]
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi MOSFET IRFP 460 19
Tabel 2.2 Fitur dsPIC30F4012 22
Tabel 2.3 Bahan dan Warna pada LED 25
Tabel 4.1 Parameter pengujian simulasi 38
Tabel 4.2 Parameter Pada Rangkaian Daya 42
