METODE PENGENDALIAN KONVERTER DC DC EMPAT LEVEL JENIS DIODA CLAMP TUGAS AKHIR OLEH : Nugroho Dwi Christanto 01.50.0073 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2009 i
PENGESAHAN Tugas Akhir dengan judul METODE PENGENDALIAN KONVERTER DC DC EMPAT LEVEL JENIS DIODA CLAMP diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Laporan Tugas Akhir ini telah disetujui pada tanggal Juli 2009. Semarang,...Juli 2009 Mengetahui / menyetujui Dosen Pembimbing (Leonardus Heru P. ST, MT.) NPP : 058.1.2000.234 Mengetahui, Dekan Fakultas Teknologi Industri (Leonardus Heru P. ST, MT.) NPP : 058.1.2000.234 ii
ABSTRAK Konverter dc-dc dengan ratio tegangan atau arus yang tinggi banyak digunakan dalam industri. Kebanyakan penerapan tersebut menginginkan riak arus dan tegangan keluaran konverter sekecil mungkin. Pada tugas akhir ini, akan dibahas tentang analisis pengendali arus keluaran konverter dc-dc 4 level jenis dioda clamp. Sebagai pengendali arus digunakan pengendali jenis PI. Pada konverter yang dirancang ini menggunakan tiga buah kapasitor split dengan rating tegangan dan kapasitansi yang sama. Tugas akhir ini diperoleh hasil yang bersesuaian antara serangkaian simulasi dan pengujian alat yang telah dilakukan. Dalam hal ini, konverter dc-dc 4 level jenis dioda clamp dapat menghasilkan riak yang rendah tanpa harus menaikkan frekuensi penyaklaran. iii
DAFTAR ISI Halaman Judul... i Halaman Pengesahan... ii Abstrak... iii Kata Pengantar... iv Daftar Isi... vii Daftar Gambar... x BAB I : PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Pembatasan Masalah... 2 1.3 Manfaat dan Tujuan... 2 1.4 Perumusan Masalah... 2 1.5 Sistematika Penulisan... 3 BAB II : TINJAUAN PUSTAKA... 4 2.1 Pendahuluan... 4 2.1.1Prinsip Kerja Konverter DC DC... 6 2.2 Penguat Operasional ( OP-AMP)... 9 2.2.1 Op Amp Sebagai Komparator... 11 2.2.2 Op Amp Sebagai Penguat Operasional... 12 2.2.3 Penguatan Komparator... 14 2.3 MOSFET... 15 vii
BAB III : PERANCANGAN ALAT... 18 3.1 Pendahuluan... 18 3.2 Rangkaian Daya... 19 3.2.1 Mode 1 Operasi Arah Arus... 20 3.2.2 Mode 2 Operasi Arah Arus... 20 3.2.3 Mode 3 Operasi Arah Arus... 21 3.2.4 Mode 4 Operasi Arah Arus... 22 3.3 Strategi Kendali... 23 3.3.1 Proporsional Integral... 24 3.3.2 Rangkaian Komparator... 26 3.4 Pembentukan Sinyal Carrier... 27 3.4.1 XR-2206 sebagai Pembangkit Gelombang Segitiga... 27 3.4.2 Rangkaian Penguat Segitiga... 28 3.4.3 Rangkaian Error Amplifier... 28 3.5 Rangkaian Driver... 29 BAB IV : HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA METODE PENGENDALIAN KONVERTER DC-DC EMPAT LEVEL JENIS DIODA CLAMP... 31 4.1 Pendahuluan... 31 4.2 Hasil Pengujian dan Analisa... 31 4.2.1 Carrier Segitiga... 31 4.2.2 Arus Aktual dan Arus Referensi... 33 4.2.3 Tegangan Keluaran Konverter DC DC Empat Level... 36 viii
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN... 39 5.1 Kesimpulan... 39 5.2 Saran... 40 DAFTAR PUSTAKA... 41 LAMPIRAN... 42 ix
DAFTAR GAMBAR 1. Gambar 2.1 Mode Saklar konversi DC-DC... 5 2. Gambar 2.2 Pengubah Tipe Linier... 6 3. Gambar 2.3 Pengubah Tipe Peralihan... 7 4. Gambar 2.4 Tegangan Keluaran... 8 5. Gambar 2.5 Terminal Op-Amp... 10 6. Gambar 2.6 Rangkaian Dasar Komparator... 11 7. Gambar 2.7 Penguat Pembalik Tegangan Positif... 12 8. Gambar 2.8 Penguat Non Inverting... 13 9. Gambar 2.9 Aplikasi Non Linier Op Amp : a)komparator, b)karakteristik Transfer dan, c)operasi Pemotongan (clipper)... 15 10. Gambar 2.10 (a) Simbol Power MOSFET, (b)reduksi MOSFET... 16 11. Gambar 3.1 Konverter DC-DC 4 level yang diusulkan... 19 12. Gambar 3.2 Rangkaian Mode 1 Operasi Arah Arus... 20 13. Gambar 3.3 Rangkaian Mode 2 Operasi Arah Arus... 21 14. Gambar 3.4 Rangkaian Mode 3 Operasi Arah Arus... 22 15. Gambar 3.5 Rangkaian Mode 4 Operasi Arah Arus... 23 16. Gambar 3.6 Diagram Blok Rangkaian... 24 17. Gambar 3.7 Rangkaian Kontrol Proporsional Integral... 25 18. Gambar 3.8 Gelombang Segitiga dari XR-2206... 28 19. Gambar 3.9 Rangkaian Driver MOSFET... 29 20. Gambar 4.1 Hasil Simulasi Sinyal Carier Segitiga pada Rangkaian Daya... 32 x
21. Gambar 4.2 Gelombang Carrier Segitiga... 33 22. Gambar 4.3 Hasil Simulasi Arus Aktual dan Arus Referensi... 34 23. Gambar 4.4 Gelombang Arus Referensi dan Arus Aktual... 35 24. Gambar 4.5 Hasil Simulasi Gelombang Rangkaian DC-DC Konverter (Vd Empat level... 36 25. Gambar 4.6 Gelombang Rangkaian Konverter DC-DC 4 Level... 38 xi