Regulator buck-boost menghasilkan tegangan keluaran yang lebih kecil atau lebih besar dibanding tegangan masukannya sehingga disebut “buck-boost”; polaritas tegangan keluran berlawanan dengan tegangan masukan. Regulator jenis ini juga disebut regulator pembalik. Susuran rangkaian regulator busk boost ditunjukkan pada Gambar 9-14a.

Kerja rangkaian dapat dibagi menjadi 2 mode. Selama mode 1, Transistor (Q1) di On dan diode Dm

mengalami bias mundur. Arus masukan yg meningkat, mengalir melalui induktor L dan transistor Q1.

Selama Mode 2 = Transistor (Q1) di Off kan dan arus yg pada awal mengalir melalui induktor L, akan mengalir melalui L, C, Dm dan beban. Energi yang tersimpan pada induktor L akan dipindahkan ke beban dan arus induktor akan turun sampai transistor Q1 di-On-kan kembali pada siklus berikutnya. Rangkaian ekivalen untuk mode – mode ditunjukkan pada gambar 9-14b. Bentuk gelombang untuk tegangan dan arus keadaan tunak regulator buck-boost ditunjukkan pada gambar 9-14c untuk arus beban yang kontinyu.

Dengan mengasumsikan arus induktor

V s=LI 2−I1t1

=L ∆ It 1

Atau

t 1=∆ ILV s

Dan arus induktor turun secara linear dari I 2 ke I 1 pada waktu t 2 ,

V 2=−L ∆ It 2

Atau

t 2=−∆ ILV a

Dengan ∆ I=I 2−I 1 adalah arus ripple puncak ke puncak induktor L. Dari persamaan (9-54) dan (9-56).

∆ I=V s t 1L

=−V a t 2L

GAMBAR

Substitusi t 1=kT dan t 2=(1−k )T , tegangan keluaran rata-rata adalah

V a=−V s k

1−k

Dengan mengasumsikan rangkaian yang tidak mengandung rugi-rugi

V s I s=−V a I a=V s I a/(1−K ) dan arus masukan rata-rata I s memiliki hubungan dengan arus keluaran rata-rata I asebagai berikut

I s=I a k

1−k

Periode penskalaran T dapat ditentukan dari

T=1f=t1+t 2=

∆ ILV s

−∆ ILV a

=∆ IL(V a−V s)

V sV a

Dan ini memberikan arus ripple puncak ke puncak

∆ I=V s−V a

fL(V ¿¿a−V s)¿

Atau

∆ I=V s k

fL

Pada saat transistor Q1on, filter kapasitor mencatu arus beban selama t=t 1. Arus rata-rata

kapasitor yang berisi I c=I a dan tegangan ripple puncak ke puncak kapasitor adalah

∆V c=1C∫

0

t 1

I cdt=1C∫0

t1

I a=I a t1C

Persamaan (9-58) memberikan t 1=[V ¿¿a / (V a−V s ) f ]¿ dan persamaan (9-63) menjadi

∆V c=I aV afC ¿¿¿

Atau

∆V c=I a k

fC

Regulator buck boost menghasilkan tegangan keluaran yang terbalik tanpa memerlukan trafo. Regulator ini memiliki efisiensi yang tinggi. Bila kondisi transistor rusak, arus d i /d t dibatasi

oleh induktor L dan akan menjadi V s /L. Perlindungan keluaran terhadap hubung singkat mudah diimplementasikan. Namun, arus masukannya tidak kontinyu dan arus puncak yang melalui transistor Q1 juga tinggi.

Contoh 9-6

Regulator buck-boost pada Gambar 9-14a, memiliki tegangan masukan V s=12V . Duty Cycle k=0,25 dan frekuensi penskalaran adalah 25kHz. Induktansi L=150 μH dan filter kapasitansi C=220 μF . Arus beban rata-rata I a=1,25 A . Tentukan (a) Tegangan keluaran

rata-rata,V a ;(b) Tegangan keluaran ripple puncak ke puncak,V c ;(c) Arus ripple puncak ke

puncak induktor,∆ I ;(d) Arus puncak thyristor, I p .

Penyelesaian :

V s=12V , f=25kHz , I a=1,25 A

k=0,25 , L=150 μH , C=220 μF

a) Dari persamaan (9-58), V a=−12×0,25

1−0,25=−4 V

b) Dari persamaan (9-65), tegangan keluaran ripple puncak ke puncak adalah

∆V c=1,25×0,25

25×220×10−6=56,8mV

c) Dari persamaan (9-62), dan arus ripple puncak ke puncak induktor

∆ I= 12×0,25

25×150×10−6=0,8 A

d) Dari persamaan (9-59), I s=1,25×0,25

1−0,25=0,4167 A . Karena I s rata-rata dari waktu

kT, maka arus puncak ke puncak transistor adalah

I p=I sk

+∆ I2

=0,41670,25

+ 0,82

=2,067 A