1

I. Konverter DC-DC (DC CHOPPERS)

A. Pendahuluan

DC Choppers umumnya banyak digunakan pada aplikasi – aplikasi

industri, ini dikarenakan DC Choppers dapat mengubah sumber tegangan

DC yang tetap menjadi tegangan DC yang variabel. Karena DC

Choppers mengubah secara langsung dari tegangan DC ke DC dan biasa

disebut DC – DC Converter.

Penggunaan chopper sangat luas mulai dari pengontrolan putaran

motor, kereta troli, pengangkat sauh kapal, truk pengangkat barang, dll.

Alat – alat yang digunakan ini umumnya harus memiliki pengontolan

akselarasi yang bagus, efisiensi yang tinggi dan respon yang cepat.

B. Jenis Konverter DC - DC

B.1. Direct converters :

• Step-down (Buck)

• Step-up (Boost)

• Up-Down (Buck-Boost)

• Cuk

B.2. Indirect converters:

• Flyback

• Forward

• Center-tap

• Half-bridge

• Full bridge

C. Klasifikasi Konverter DC-DC

2

C.1. Berdasarkan jumlah fasa

• Satu-fasa

• Multifasa

C.2. Jumlah kuadran

• Satu kuadran

• Dua kuadran

• Empat kuadran

D. Prinsip Kerja DC Chopper

D.1. Prinsip Kerja Step down chopper

Prinsip kerja step – down choppers dapat dijelaskan dengan gambar 1.

Jika saklar SW ditutup pada saat t1, maka tegangan Vs akan melalui beban.

Jika sakalar kemudian dimatikan pada saat t2, tegangan yang melewati

beban adalah nol. Betuk gelombang output dan arus beban ditunjukan pada

gambar 1b. penggunaan saklar pada chopper dapat implementasikan

dengan menggunakan, Power BJT, Power MOSFET, GTO atau SCR.

Gambar 1. Step – Down Copper degan beban resistif

Tegangan output rata – rata dapat dihitung dengan:

Dan arus beban rata – rata, Ia = Va/R = k Vs/R, dimana T adalah perioda,

k = t1/T, dan f adalah frekuensi. Nilai RMS pada tegangan output adalah :

3

Tipe Chopper

Step – down chopper hanya diperbolehkan mengalirkan arus dari sumber ke

beban, hal ini disebut chopper tipe A.berdasarkan arah arus dan tegangan, chopper

dapat diklasifikasikan atas 5 jenis yaitu:

a. Chopper Tipe A

b. Chopper Tipe B

c. Chopper Tipe C

d. Chopper Tipe D

e. Chopper Tipe E

a. Chopper Tipe A

Arus beban akan mengalir masuk menuju beban.

Kedua tegangan beban dan arus beban adalah

positif, ditunjukan dengan gambar 2. Ini adalah

kuadran pertama dari chopper dan biasa

disebut juga sebagaioperasi penyearah.

4

Gambar 2. Tipe Chopper

b. Chopper Tipe B

Arus beban mengalir keluar dari beban. Tegangan beban positif,

tetapi arus beban negative, gambar 2b. Tipe B juga disebut chopper

kuadran pertama, namun pada kuadran kedua dan dikatakan seperti

operasi pada inverter.

Gambar 3. Chopper Tipe B

Gambar diatas menunjukan chopper tipe B dimana baterai (E)

adalah bagian dari beban dan akan memungkinakan mengirim

kembali emf dari motor DC. Jika saklar S1 di On kan, tegangan E

akan mengatur inductor (L) dan tegangan beban VL akan menjadi nol.

c. Chopper Tipe C

Arus beban pada tipe ini salah satunya positif atau negatif,

hal ini ditunjukan oleh gambar 2c. Tegangan beban selalu positif.

Hal Ini disebut juga chopper kuadran keduar. Chopper jenis ini adalah

gabungan dari chopper tipe A dan chopper tipe B seperti yang terlihat

pada gambar 6. S1 dan D2 dioperasikan seperti chopper tipe A, S2

5

dan D1 dioperasikan seperti chopper tipe B

Gambar 4. Chopper Tipe C

d. Chopper Tipe D

Arus beban selau positif. Tegangan pada beban dapat berupa

t egangan positif maupun negatif, seperti yang ditunjukan oleh gambar

2d. chopper tipe D ini dapat bekerja sebai penyearah (rectifier) atau

sebagai inverter,ditunjukan pada gambar 7. Jika saklar S1 dan S4 di

On kan, VLdan iL akan megalir tegangan positif. Jika S1 dan S4 di

Off kan, arus pada beban iL akan positif dan arus tersebut kan mengalir

ke beban induktif.

Gambar 5. Copper Tipe D

e. Chopper Tipe E

Arus pada beban salah satunya positif atau negatif, ini dapat dilihat

pada gambar 2e. Tegangan pada bebab salah satunya berupa positf

atau negative. Hal ini disebut juga dengan chopper kuadran keempat.

Dua buah chopper tipe C digabungkan sehingga membentuk copper

6

tipe E seperti pada gambar 6a. Polaritas pada tegangan beban dan

arus beban ditunjukan oleh gambar 6b.untuk operasi empat kuadran,

posisi dari baterai harus terbalik.

Gambar6. Chopper Tipe E

D.2. Prinsip Kerja Step – Up Choppers

Chopper ini biasa digunakan untuk menaikan tegangan DC rangkaian

step – up chopper dapat dilihat pada gambar 7. Jika saklar SW ditutup pada

saat t1,arus kan mengalir pada inductor dan akan menyimpan energy pada

inductor tersebut. Jika saklar terbuka pada saat t2, energy yang

tersimpan pada pada inductor dialirkan kebeban, betuk gelombang yang

dihasilkan arus inductor dapat dilihat pada gambar 7b.

7

Gambar 7. Susunan Step – Up Chopper

Jika kapasitor CL dihubungkan parallel melalui beban seperti gambar

7a, tegangan output akan mengalir melalui CL, dan tegangan V0 tidak akan

sama dengan Vs.

Prinsip ini dapat diterpakan untuk mentransfer energy dari satu tegangan

8

sumber ke tegangan sumber yang lain seperti diperlihatkan pada gambar 8.

Rangkaian ekivalen untuk berbagai macam jenis operasinya ditunjukan oleh

gambar 8b, dan bentuk gelomabang ditunjukan pada gambar 8c. Untuk arus

inductor pada operasi 1didapatkan dengan rumus:

Jika I1 adalah aus awal pada mode 1. Selama mode 1, arus harus

dinaikan dan kondisi seperlunya.

Gambar8. Susunan untuk pentransferan energi

9

E. Saklar Pengatur (Switching – Mode Regulator)

DC chopper dapat digunakan sebagai saklar pengatur untuk

mengubah tegangan DC, unregulated normal, digunakan untuk mengatur

tegangan output.

Pegaturan normal ini dilakukan dengan mengatur lebar pulsa pada

fekuensi yang tetap dan biasanya digunakan komponen – komponen

switching seperti, BJT, MOSFET, atau 2GBT. Bagian – bagian dari

switching regulator dapat dilihat pada gambar 9a. Ada empat dasar

switching regulator;

(Direct Converter)

a. Buck Regulator

b. Boost Regulator

c. Buck - Boost Regulator

d.cuk regulator

10

Gambar 9. Bagian – bagian swiching mode regulator

a. Buck Regulator

Pada buck regulator tegangan, tegangan output rata – rata Va, lebih

kecil dari tegangan input Vs. Pada buck regulator digunakan BJT

sebagai komponen switchingnya dapat dilihat pada gambar 10a,regulator

ini bekerja pada 2 mode. Mode 1 dimulai pada saat Q1 switching On saat

t = 0, arus input akan mengalir ke filter inductor L, filter kapasitor C,

dan beban resistor R. Mode 2 dimulai pada saat Q1 switching Off saat t

= t1.

11

b. Boost Regulator

Boost regulator memiliki tegangan output yang lebih tinggi

dari tegangan output. Rangkaian ini menggunakan power

MOSFET sebagai komponen switchinya seperti yang ditunjukan

gambar11a. Rangkaian ini bekerja pada 2 mode. Mode 1 dimulai jika

transistor M1 di On kan pada t = 0. Arus input akan naik ketika

melewati inductor L dan transistor. Mode 2 dimulai pada saat

transistor M1 Off pada saat t = t1, arus akan tetap melewati transistor

dan juga akan melewati L, C, beban, dan diode Dm.

12

© 2

13

Gambar 11. Boost Regulator

c. Buck – Boost Regulator

Buck – boost regulator menghasilkan tegangan output yang lebih tinggi

atau lebih rendah dari tegangan output. Pada tegangan output polaritasnya

berbeda dengan polaritas tegangan input. Regulator seperti ini biasanya

disebut regulator inverting. Skema rangkaian buck – boost regulator

dapat dilihat pada gambar 12a.

Rangkaian ini juga dapat bekerja dalam 2 mode. Selama

© 2

14

mode 1 transistor Q1 akan On dan diode Dm akan mendapakan bias

mundur (reverse biases). Arus input akan naik, arus kan mengalir ke

induktor L dan transistor Q1 Pada waktu mode 2, transistor Q1 akan

Off begitu pula denga inductor L arus tidak akan mengalir

Arus yang melewati induktor dapat

diasumsikan naik dari I1 ke I2 pada waktu t1,

dan arus yang melewati induktor dapat diasumsikan turun dari I2 ke I1

pada waktu t2

15

Gambar 12. Buck - Boost Regulator

d. Cúk Regulator

Umumnya rangkaian cúk regulator mengunakan power BJT sebagai

komponen switching seperti terlihat pada gambar 13a. Seperti halnya buck –

boost regulator, cúk regulator juga menghasilkan tegang output yang tinggi dan

juga rendah dari pada input, tapi polaritas tegangan output sama dengan

polaritas tegangan input.

Rangkaian ini juga dapat bekerja dengan 2 mode. Mode 1 dimulai

16

ketika transistor Q1 di On kan pada saat t = 0. Arus pada induktor L1

akan naik, pada saat yang bersamaan tegangan pada kapasitor C1

akan memberikan bias mundur pada diode Dm. Kapasitor C1 akan

mengisi kembali energi ysng telah melewati C1, C2, beban, dan L2.

Mode 2 dimulai ketika transistor Q1 di Off kan pada saat t = t1.

Kapasitor C1 akan terisi langsung dari suplai input, dan energi akan

disimpan pada induktor L2 yang kemudian dialirkan kebeban.

17

Gambar 13. Cúk Regulator

F. Indirect converters:

F.1. Flyback

Konverter flyback biasa dipakai untuk daya sampai 100

Watt.keuntungan utama dari konverter flyback adalah menggunakan

komponen yang paling sedikit dibanding konverter jenis lainnya.

kelemahan utama dari topologi ini adalah tingginya tegangan yang

dirasakan oleh saklar.

18

Gambar 14 . Konverter Flyback

19

F.2. Forward Konverter

Jika penerapan mensyaratkan adanya isolasi galvanis antara

sisi masukan dan keluaran atau bekerja dengan rasio tegangan yang

sangat tinggi maka konverter jenis forward bisa menjadi pilihan.

Skema dari konverter dc-dc jenis forward diperlihatkan di Gb.

15(a). Jika saklar MOSFET menutup maka beban akan merasakan

tegangan yang besarnya sebanding dengan tegangan masukan

dikalikan rasio jumlah lilitan trafonya. Jika saklar MOSFET

menutup maka tegangan bebannya sama dengan nol. Akibatnya,

nilai rata-rata tegangan beban bisa diatur dengan mengatur faktor-

kerja saklar. Rasio tegangan yang tinggi didapat dengan memilih

rasio jumlah lilitan trafo yang seusai.

Pada Gb. 15(a), trafo dilengkapi dengan belitan tersier dan dioda.

Rangkaian ini berperan saat saklar MOSFET terbuka. Belitan bantu

dan dioda ini berfungsi untuk menjamin bahwa fluksi magnetik di

inti trafo telah turun kembali menjadi nol sebelum saklar MOSFET

kembali ditutup. Tegangan maksimum yang dirasakan saklar aktif

20

Gambar 15

adalah tegangan sumber ditambah tegangan primer trafo (tegangan

beban dikalikan rasio jumlah lilitan primer terhadap sekunder).

Selain itu untuk menjamin bahwa fluksi magnetik selalu kembali

menjadi nol selama saklar aktif terbuka, saklar aktif tidak boleh

dioperasikan dengan faktor-kerja lebih dari 50%. Pada saat ini,

konverter forward seperti di Gb. 2(a) banyak dipakai untuk daya

sampai 100 Watt.

Untuk daya yang lebih besar, rangkaian konverter forward

dimodifikasi menjadi seperti terlihat di Gb. 2(b). Dengan topologi

ini, tegangan maksimum yang dirasakan saklar menjadi berkurang.

Topologi ini cocok untuk daya sampai 1000 Watt. Untuk daya

kecil, topologi ini tidak cocok karena susut daya di empat saklar

yang digunakan menjadi sangat membebani sistem.

21

F.3. Push pull converter

Topologi turunan buck lain yang cukup popular adalah

push-pull seperti terlihat di Gb. 16. Keuntungan utama dari

topologi ini adalah dua saklar yang digunakan bisa dikendalikan

dengan dua rangkaian gate yang referensinya sama. Ini akan sangat

menyederhanakn rangkaian kendali yang diperlukan sehingga bisa

dibuat dalam satu chip.

Topologi push-pull cocok untuk penerapan dengan tegangan

masukan yang rendah karena saklar akan merasakan tegangan

sebesar dua kali tegangan masukannya. Akibatnya, rangkaian ini

cocok untuk konverter daya yang dipasok dengan battery.

Topologi ini banyak dipakai untuk daya sampai 500 Watt.

Gambar 16

F.4. Half-bridge

Masalah utama yang dihadapi konverter forward adalah

penggunaan trafo yang kurang efisien. Penggunaan trafo kurang efisien

karena trafo dimagnetisasi secara tak simetris (gelombang tegangan trafo

bukan gelombang bolak-balik). Untuk mengatasi masalah ini, kita bisa

menggunakan topologi setengah-jembatan (half-bridge) seperti terlihat di

Gb. 17(a). Jika saklar S1 ditutup maka trafo merasakan tegangan positif

22

sedangkan jika saklar S2 ditutup maka trafo merasakan tegangan negatif.

Kelemahan utama dari topologi ini adalah tidak cocok untuk dioperasikan

dalam mode arus terkendali. Inilah alasan utama mengapa topologi ini

tidak banyak digunakan.

F.5. Full bridge

Untuk mengatasi masalah pada konverter setengah-

jembatan, kita bisa menggunakan topologi jembatan-penuh (full-

bridge). Skema konverter ini diperlihatkan di Gb. 17(b). Untuk

memahami kinerja konverter jembatan-penuh, kita bisa

menganggap sebagai dua konverter setengah-jembatan seperti

terlihat di Gb. 18. Masing-masing konverter setengah-jembatan

menghasilkan gelombang persegi yang berbeda fasa. Belitan

primer trafo akan merasakan selisih tegangan yang dihasilkan oleh

dua konverter setengah-jembatan tersebut. Selisih tegangan ini

tergantung pada besarnya beda fasa antara dua gelombang

tegangan yang dihasilkan.

Dengan mode kerja seperti di Gb. 18, konverter jembatan-penuh

bisa dirancang agar bekerja dalam mode pensaklaran lunak (soft

switching). Pada mode kerja ini, pembukaan dan penutupan saklar

selalu terjadi saat tegangan pada saklar sama dengan nol.

Akibatnya, rugi-rugi daya pensaklaran (rugi-rugi daya yang terjadi

selama proses penutupan dan pembukaan saklar) bisa ditekan

menjadi sangat rendah.

Konverter daya jenis jembatan penuh ini cocok untuk penerapan

daya besar sampai 5000 Watt. Walaupun komponen yang

digunakannya banyak, manfaat yang didapat bisa mengalahkan

kerugiannya.

23

Gambar 17.Konverter Jembatan

Gambar 18.Gelombang Konverter Jembatan Penuh

G.Spesifikasi Chopper Dc

24

25

H. Aplikasi Pengubah DC-DC

1. Battery Charger

Gambar 19. Rangkaian Charger

Saat switch menutup (on), arus charging mengalir ke inductor

Arus naik selama switch menutup dan mencapai Imax saat t= t1

Tenggang waktu switch menutup dapat diubah-ubah

Kenaikan arus dianggap linier

2. DC Power Supplies

26

Gambar 20 Rangkaian Liniear dan Switching Regulator

3. Regulator tegangan dc

Gambar 21. Rangkaian dan Gelombang Regulator tegangan dc

4. Pengatur kecepatan motor dc, mobil listrik

5. Peralatan elektrolisa

6. Industri-industri kimia

7. Regulator tegangan dc

I. Rangkaian Pengubah DC-DC

1. Rangkaian Konverter Tegangan 6VDC Ke 12VDC Sederhana

27

Gambar 22. Rangkaian Converter Tegangan 6VDC Ke 12VDC Sederhana

Rangkaian konverter tegangan ini merupakan DC to DC konverter

yang dapat digunaklan untuk mengubah tegangan DC 6 volt menjadi

tegangan DC 12 volt. Rangkaian konverter tegangan ini dibangun

menggunakan beberapa transistor dengan fungsi masing-masing, terdapat 3

transistor BC547 dan 1 transistor BD679 sebagai power konverter.

Rangkaian converter tegangan 6VDC ke 12VDC diatas menggunakan

astabil multivibrator dar 2 buah transistor Q1 dan Q2 BC547 yang berfungsi

untuk membangkitkan pulsa triger untuk transistor Q3 BD679 yang berfungsi

sebagai power converter. Rangkaian converter tegangan DC 6 volt ke 12 DC

12 volt berfungsi untuk memberikan sumber tegangan DC 12 volt dar sumber

tegangan DC 12 VDC.

Daftar Komponen Rangkaian Converter Tegangan 6VDC Ke 12VDC Sederhana

28

II. Inverter

A. Pengertian Inverter

Inverter merupakan suatu alat yang dipergunakan untuk

mengubah tegangan searah menjadi tegangan bolak-balik dan

frekuensinya dapat diatur. Inverter ini sendiri terdiri dari beberapa sirkuit

penting yaitu sirkuit converter (yang berfungsi untuk mengubah daya

komersial menjadi dc serta menghilangkan ripple atau kerut yang terjadi

pada arus ini) serta sirkuit inverter (yang berfungsi untuk mengubah arus

searah menjadi bolak-balik dengan frekuensi yang dapat diatur-atur).

Inverter juga memiliki sebuah sirkuit pengontrol.

Inverter dc-ac biasanya digunakan untuk penggerak motor ac dan

UPS (Uninterruptible ac Power Supply) AC, variable-frequency drives,

pemanas induksi/microvawe, Static VAR Generator, FACTS (Flexible AC

Transmission System), transmisi daya HVDC, ataupun digunakan sebagai

rangkaian rectifier-inverter., dimana inverter tersebut berfungsi untuk

menghasilkan sebuah output ac sinusoidal, yang besar dan frekuensinya

dapat dikendalikan. Sebagai contoh, sebuah penggerak motor ac yang

diperlihatkan pada gambar 1 dalam sebuah blok diagram. Tegangan dc

dihasilkan dengan menyearahkan dan memfilter jaringan tegangan. Jadi

inverter ini, seperti yang terlihat pada gambar 23 digunakan untuk

merubah tegangan dc menjadi tegangan ac yang diinginkan

Gambar 23 Inverter mode saklar dalam penggerak motor ac

29

Untuk membuat inverter ini presisi, jadi inverter tersebut adalah

sebuah konverter yang aliran dayanya dapat dibalik. Oleh karena itu

konverter saklar-mode ini sering direfer sebagai inverter saklar-mode.

Inverter ini sering direfer sebagai Voltage Source Inverter (VSIs).

VSIs ini dapat dibagai menjadi tiga katagori umum:

1. Pulse-Width-Modulated Inverter.

Pada inverter ini, tegangan input dc merupakan tegangan yang mempunyai besar

yang konstan, dimana sebuah dioda penyearah digunakan untuk menyearahkan

tegangan jala-jala. Oleh karena itu inverter harus mengendalikan besar dan frekuensi

tegangan output ac. Ini merupakan keuntungan inverter saklar menggunakan PWM

dan oleh karena itu inverter biasanya disebut dengan inverter PWM.

2. Square-Wave-Inverter.

Pada inverter ini, tegangan input dc dikendalikan agar bisa mengendalikan besar

tegangan output ac, dan oleh karena itu inverter harus mengendalikan hanya

frekuensi dari tegangan output. Tegangan output ac mempunyai bentuk gelombang

yang sama dengan gelombang kotak, dan karena itu inverter ini sering disebut

dengan inverter gelombang kotak (Square Wave Inverter).

3. Single-Phase Inverters With Voltage Cancellation.

Inverter dengan output singel fasa memungkinkan mengendalikan besar dan

frekuensi tegangan output inverter, walaupun input inverter merupakan sebuah

tegangan dc konstan dan saklar inverter ini bukan merupakan inverter PWM. Oleh

karena itu inverter ini menggabungngkan karakteristik dari kedua inverter

sebelumnya.

B. Prinsip Kerja Inverter

Sumber DC yang dibutuhkan inverter dapat berasal dari baterai atau dari

sumber tegangan AC yang disearahkan.

Rangkaian kontrol berfungsi untuk mengatur frekuensi dan amplitudo gelombang

keluaran.

30

Inverter mode saklar (switch mode inverter) adalah rangkaian utama dari sistem

yang berfungsi untuk membalikkan tegangan searah menjadi tegangan bolak-balik.

Filter berfungsi untuk melewatkan frekuensi yang diharapkan.

Gambar a

Gambar b

Gambar 24. rangkaian prinsip kerja inverter

S1 dan S2 ditutup secara bersamaan, maka akan timbul tegangan pada titik A dan titik B

dimana VA>VB, apabila pada titik A dan B ini dipasang sebuah beban maka arus listrik akan

mengalir dari titik A ke titik B.

S1 dan S2 dibuka kembali sedangkan S3 dan S4 yang ditutup, akibatnya muncul beda

tegangan antara A dan B dimana VA<VB, dengan demikian apabila ada beban pada titik A dan

B maka arus listrik akan mengalir dari B ke A.

C.JENIS INVERTER

31

C.1.INVERTER FASA TUNGGAL

C.1.1.INVERTER HALF-BRIDGE (FASA TUNGGAL)

Gambar 25 memperlihatkan inverter half-bridge. Dua

kapasitor yang sama dihubungkan seri melewati input dc dan

hubungannya berada pada potensial sedang, dengan tegangan ½ Vd

yang melewati tiap kapasitor. Kapasitor yang cukup besar harus

digunakan untuk mengasumsikan bahwa potensial pada poin o

konstan terhadap tegangan dc negatif pada jalur N. oleh karena itu,

konfigurasi rangkaian ini identik dengan inverter dasar satu kaki

(one-leg) yang telah dijelaskan sebelumnya, dan vo = vAo.

Mengsumsikan saklar PWM, kita memperoleh bahwa

bentuk gelombang tegangan output akan seperti yang terlihat dalam

gambar 3.4b. Tanpa memperhatikan kondisi saklar, arus antara dua

kapasitor C+ dan C- (yang mempunyai kapasitasitansi yang sama dan

sangat besar) terbagi sama besar. Ketika T+ on, salah satu T+ dan D+

berkelakuan tergantung dari arah dari arus keluaran, dan io terbagi

sama antara dua kapasitor. Hal sama jika T- on.

Pada saat Io mengalir ke kombinasi paralel dari C+ dan C- , Io

pada keadaan steady state tidak bisa mempunyai sebuah komponen

dc. Oleh karena itu, kapasitor-kapasitor ini betindak sebagai

kapasitor blocking dc, dan mengurangi permasalahan saturasi

transformer dari lilitan primer, jika transformer digunakan pada

output untuk memberikan isolasi listrik. Pada waktu arus di lilitan

primer sebuah transformer tidak nol pada tiap pensaklaran,

kebocoran energi induktansi transformer tidak masalah pada saklar-

saklar tersebut.

32

Gambar 25 Inverter Half-Bridge

33

C.2.2.INVERTER FULL-BRIDGE (FASA TUNGGAL)

Inverter full-bridge dapat dilihat pada gambar 26. Inverter

ini terdiri dari dua inverter satu kaki yang telah dijelaskan pada

sesi terdahulu. Dengan tegangan input dc yang sama,

maksimum tegangan output dari inverter full-bridge adalah dua

kali dari inverter hal-bridge. Secara tidak langsung bahwa untuk

daya yang sama, arus keluaran dan arus saklar adalah one-half

dari sebuah inverter half-bridge. Pada level daya yang tinggi,

mempunyai keuntungan yang berbeda, sejak inverter tersebut

membutuhkan komponen paralel yang sedikit.

Gambar 26. Inverter Full-Bridge

C.1.3.INVERTER PUSH-PULL

Gambar 27 memperlihatkan sebuah rangkaian inverter

push-pull. Rangkaian ini membutuhkan sebuah transformator

dengan sebuah center tap pada bagian primernya. Kita

mengasumsikan bahwa arus keluaran Io mengalir secara

kontinu. Dengan asumsi ini, ketika saklar T1 dalam keadaan on

(dan T2 off), T1 mengarahkan/menjalankan nilai posiitif dari

arus Io, dan D1 akan megarahkan sebuah nilai negatif dari arus

Io. Oleh karena itu, tanpa memperhatikan arah dari arus io, vo =

Vd/n, dimana n adalah rasio antara lilitan setengah primer dan

sekunder, seperti yang terlihat pada gambar 27. Hal yang sama,

34

ketika T2 on (dan T1 off), vo = -Vd/n. Sebuah inverter push-pull

dapat dioperasikan pada sebuah mode PWM atau sebuah

gelombang square dan bentuk gelombangnya identik (sama)

seperti yang terlihat pada gambar 25dan 26untuk inverter half-

bridge dan full-bridge.

Kelebihan utama dari rangkaian push-pull adalah tidak

lebih dari satu saklar dalam satu seri pengarahan pada tiap saat.

Hal ini bisa menjadi penting jika masukan dc ke konverter

berasal dari sebuah sumber tegangan rendah, seperti sebagai

sebuah batere, dimana tegangan turun lebih dari satu saklar

dalam satu seri akan menghasilkan sebuah pengurangan yang

signifikan dalam efisiensi energi. Juga devais-devais

pengendali (pengontrol) untuk dua saklar mempunyai sebuah

common ground. Hal ini bagaimanapun sulit untuk

menghindari saturasi dc dari transformator dalam sebuah

inverter push-pull.

Gambar 27 Inverter Push-pull (fasa tunggal)

Arus keluaran, yang merupakan arus sekunder dari

transformator, adalah sebuah arus yang lambat pada frekuensi

keluaran dasar. Hal ini dapat diasumsikan dapat menjadi

konstan selama interfal pensaklaran. Ketika pensaklaran terjadi,

35

pergeseran arus dari setengah ke setengah yang lain dari lilitan

primer. Hal ini memerlukan coupling magnetik yang sangat

bagus antara dua lilitan setengah ini agar mengurangi energi

yang berhubungan dengan kekurangan induktansi dari dua

lilitan primer. Energi ini akan mengalami disipasi pada saklar-

saklar atau dalam rangkaian snubber yang digunakan untuk

memproteksi saklar-saklar. Ini merupakan fenomena umum

yang berhubungan dengan semua konverter (atau inverter)

dengan isolasi dimana arus dalam satu lilitan dipaksa untuk

menjadi nol pada tiap pensaklaran. Penomena ini sangat penting

dalam mendesign konverter/inverter.

Dalam sebuah inverter push-pull PWM untuk

menghasilkan keluaran sinusoidal, transformator harus desain

untuk frekuensi keluaran dasar. Hasilnya dalam sebuah

transformator yang kekurangan induktansi tinggi, yang

proprorsinya ke bilangan kotak, menyediakan semua dimensi

lain yang membuat tetap konstan. Hal ini membuat sulit untuk

mengoperasikan sebuah modulasi gelombang sinus inverter

push-pull PWM pada pensaklaran frekuensi lebih tinggi dari

kira-kira 1 KHz.

C.2.INVERTER TIGA FASA

Dalam aplikasi seperti pada UPS ac dan penggerak motor ac,

inverter tiga fasa sering digunakan untuk mensuplai beban tiga fasa. Hal

ini memungkinkan untuk mensuplai beban tiga fasa.

Inverter tiga fasa yang sering digunakan terdiri dari tiga kaki, satu

kaki untuk tiap fasa, seperti yang terlihat pada gambar 28. Tiap kaki

inverter sama, penggunaannya telah dijelaskan pada dasar inverter satu

kaki. Oleh karena itu keluaran tiap kaki, seperti vAN hanya tergantung

pada Vd dan status saklar; tegangan keluaran adalah independen dari arus

beban keluaran sejak satu dari dua saklar pada satu kaki selalu on pada

tiap saat.

36

Gambar 28 Inverter tiga fasa

C.2.1.INVERTER PWM PADA SUMBER TEGANGAN TIGA FASA

Sama halnya pada inverter satu fasa, objektif pada inverter tiga

fasa adalah untuk mempertajam dan mengendalikan besar dan

frekuensi tegangan keluaran tiga fasa, dengan sebuah esensi tegangan

masukan Vd yang konstan. Untuk penyeimbang tegangan keluaran

tiga fasa pada inverter PWM tiga fasa, bentuk gelombang tegangan

triangular yang sama dibandingkan dengan tiga tegangan kontrol

sinusoidal, seperti yang terlihat pada gambar 29a.

37

Gambar 29 Bentuk gelombang

PWM tiga fasa dan spectrum

harmonic

D. SPESIFIKASI iNVERTER

38

39

E.Aplikasi Inverter

Inverter adalah salah satu komponen penting catu daya yang

berfungsi mengubah sumber tegangan masukan DC ke bentuk sumber

tegangan keluaran AC. Secara definisi, rangkaian inverter ideal adalah

inverter yang tidak menghasilkan riak di sisi masukannya dan

menghasilkan sinyal sinusoidal murni di sisi keluarannya, baik yang

terkontrol arus/tegangan, terkontrol frekuensi, ataupun terkontrol kedua-

duanya. Secara umum rangkaian inverter biasanya digunakan dalam

aplikasi pengendali kecepatan motor AC, variable-frequency

drives, UPS/catu-daya AC, pemanas induksi/microvawe, Static VAR

Generator, FACTS (Flexible AC Transmission System), trasnmisi daya

HVDC,　 ataupun digunakan sebagai rangkaian rectifier-inverter.

Gambar 30. Aplikasi Inverter : Rangkaian Pengendali Kecepatan Motor AC

Gambar 31.Aplikasi Inverter : Pembangkit Hibrida PV – GD

Ada banyak topologi inverter saat ini bergantung pada jumlah fasa

tegangan keluarannya (1-fasa, 3-fasa, dll), metoda pengaturan sinyal kontrol

40

tegangan keluaran (pulse width modulation (PWM),  pulse amplitude modulation

(PAM), gelombang persegi), menurut level tegangan keluaran, dll. Untuk

memudahkan proses penulisan, pada artikel kali dikhususkan untuk membahas

topologi rangkaian inverter 1 fasa. Sedangkan topologi 3 fasa akan dibahas pada

pembahasan selanjutnya.

F.RANGKAIAN INVERTER

1. Charger Otomatis

Gambar 32. Rangkaian Charger Otomatis

41

Charger accu ini bisa digunakan untuk accu jenis apa saja. Rangkaian ini

otomatis, mampu mengisi accu dengan arus 6 A hingga voltase accu mencapai titik

tertentu. Pada titik ini arus pengisian menjadi sangat kecil. Jika voltase accu

berkurang lagi, rangkaian akan kembali mengisi aki hingga mencapai titik voltase

tadi. Jadi, rangkaian bisa tetap disambungkan ke accu agar accu selalu dalam

kondisi penuh tanpa harus takut merusak accu. Sebuah LED akan menyala untuk

menandakan bahwa aki sudah penuh.

42

DAFTAR PUSTAKA

M.H Zaki,Cara Mudah Belajar Merangkai Elektronika Dasar,Absolut,Jakarta,2008

Sumber Internet:

http://tugaselda.blogspot.com/

http://kuliah.andifajar.com/adc-analog-to-digital-converter/

http://adiatmafebrian.ngeblog.ittelkom.ac.id/2012/09/24/tugas-1-elektronika-daya/

http://indone5ia.wordpress.com/2011/09/02/sekilas-mengenai-konverter-dc-dc/

http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=jbptitbpp-gdl-kusadinugr-31131

http://konversi.wordpress.com/2009/01/07/topologi-konverter-dc-dc/

http://muldee.wordpress.com/2012/10/28/modul-praktikum-elektronika-daya-1/

http://kuliahelektro.blogspot.com/2008/09/elektronika-daya.html

http://masganteng.ngeblog.ittelkom.ac.id/2012/10/01/dc-dc-converter-by-yehezkiel-

arnolt115090017-http://and-hussein-prakoso115090016-dosen-pak-eki/

http://konversi.wordpress.com/2009/01/07/topologi-konverter-dc-dc/

http://www.scribd.com/doc/63069297/Bab-3-Elda-Dc-to-Ac-Inverter

http://www.scribd.com/doc/61988434/4/III-4-Inverter-Perubahan-dari-DC-ke-AC

http://www.scribd.com/doc/71844851/Tugas-Elka-Daya-AC-AC-converter

http://www.scribd.com/doc/94347565/INVERTER-DC-AC

http://www.scribd.com/doc/32101529/DC-AC-pure-sin-Wave-inverter

http://www.scribd.com/doc/35994381/DC-Chopper