MAKALAH DC CHOPPER Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Elektronika Daya II Disusun oleh : Brian Ivan Baskara 3.31.13.1.06 Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang 2015
BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Chopper (pemangkas) merupakan suatu rangkaian yang digunakan untuk mengubah sumber masukan tegangan DC tetap menjadi sumber luaran tegangan DC yang dapat dikendalikan/diatur. Komponen semikonduktor daya yang digunakan dapat berupa SCR, transistor, dan MOSFET yang beroperasi sebagai sakelar dan pengatur. 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. 2. Tujuan 1. Mengetahui pengertian dari DC Chopper 2. Mengetahui prinsip kerja dari DC Chopper 3. Mengetahui jenis DC Chopper dan prinsip kerjanya 4. Mengetahui klasifikasi Chopper 5. Mengetahui manfaat DC Chopper sebagai saklar pengatur BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian DC Chopper Chopper DC pada dasarnya merupakan regulator mode pensaklaran yang berfungsi untuk mengubah tegangan DC yang tidak teregulasi menjadi tegangan keluaran DC yang teregulasi. Hasil tegangan keluaran chopper dapat
lebih besar ataupun lebih kecil dari tegangan DC sumbernya, hal ini tergantung dari jenis rangkaian mode pensaklaran yang digunakan. 2.2 Jenis dan Prinsip Kerja DC Chopper Ditinjau dari proses pengaturan, chopper dapat dibedakan dalam tiga jenis, yaitu : chopper penurun tegangan (step-down), chopper penaik tegangan (stepup), dan chopper penaik-penurun tegangan (step up-down). 2.2.1 Prinsip Kerja DC Chopper Step Down Prinsip kerja step down choppers dapat dijelaskan dengan gambar 1a. 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. 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 :
Daya pada input sama dengan daya output : Tahanan input efektif dapat diasumsikan dengan, 2.2.2 Prinsip Kerja DC Chopper Step Up Chopper ini biasa digunakan untuk menaikan tegangan DC rangkaian step up chopper dapat dilihat pada gambar 2a. Jika saklar SW ditutup pada saat t1, arus akan 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 2b. Jika chopper di On kan, tegangan akan mengalir melalui induktor. dan akan member arus puncak ke puncak pada inductor tersebut
Jika kapasitor CL dihubungkan parallel melalui beban seperti gambar 2a, tegangan output akan mengalir melalui CL, dan tegangan V0 tidak akan sama dengan Vs. Prinsip ini dapat diterpakan untuk mentransfer energy dari satu tegangan sumber ke tegangan sumber yang lain seperti diperlihatkan pada gambar 3. Rangkaian ekivalen untuk berbagai macam jenis operasinya ditunjukan oleh gambar 3b, dan bentuk gelomabang ditunjukan pada gambar 3c. 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.
Arus pada mode 2 dapat dijelaskan dengan ; Jika I2 adalah aus awal pada mode 2. Untuk menstabilkan system, arus harus dikurangi pada kondisi seperti ini.
2.2.3 Prinsip Kerja DC Chopper Step Up/Down Gambar 3 merupakan rangkaian chopper penaik-penurun tegangan. Jika chopper di-on-kan, induktor (L) akan terhubung dengan tegangan sumber dan induktor akan menyimpan energi selama perioda Ton. Selanjutnya, jika chopper di-off-kan, induktor melepaskan energi ke dioda (D) dan ke beban. Jika energi yang disimpan saat Ton, Wi, sama dengan energi yang dilepaskan saat Toff, Wo, maka tegangan luaran pada beban (Eo) dapat ditentukan dengan persamaan berikut: Persamaan di atas dapat dinyatakan bahwa jika siklus kerja chopper ( ) lebih besar atau sama dengan 0,5 akan dihasilkan chopper penaik tegangan, dan jika siklus kerja chopper ( ) lebih kecil atau sama dengan 0,5 akan dihasilkan chopper penurun tegangan. Gambar 3
2.3 Klasifikasi 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 2.3.1 Chopper Tipe A Arus beban akan mengalir masuk menuju beban. Kedua tegangan beban dan arus beban adalah positif, ditunjukan dengan ganbar 4a. Ini adalah kuadran pertama dari chopper dan biasa disebut juga sebagai operasi penyearah. 2.3.2 Chopper Tipe B Arus beban mengalir keluar dari beban. Tegangan beban positif, tetapi arus beban negative, gambar 4b. Tipe B juga disebut chopper kuadran pertama, namun pada kuadran kedua dan dikatakan seperti operasi pada inverter.
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. 2.3.3 Chopper Tipe C Arus beban pada tipe ini salah satunya positif atau negatif, hal ini ditunjukan oleh gambar 4c. Tegangan beban selalu positif. Hal Ini disebut juga chopper kuadran kedua. 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 dan D1 dioperasikan seperti chopper tipe B. 2.3.4 Chopper Tipe D Arus beban selau positif. Tegangan pada beban dapat berupa tegangan positif maupun negatif, seperti yang ditunjukan oleh gambar 4d. 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. 2.3.5 Chopper Tipe E Arus pada beban salah satunya positif atau negatif, ini dapat dilihat pada gambar 4e. 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 tipe E seperti pada gambar 8a. Polaritas pada tegangan beban dan arus beban ditunjukan oleh gambar 8b. untuk operasi empat kuadran, posisi dari baterai harus terbalik.
2.4 DC Chopper Sebagai Saklar Pengatur DC chopper dapat digunakan sebagai saklar pengatur untuk megubah 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; a. Buck Regulator b. Boost Regulator c. Buck - Boost Regulator d. Cúk Regulator
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan 1. Chopper (pemangkas) merupakan suatu rangkaian yang digunakan untuk mengubah sumber masukan tegangan DC tetap menjadi sumber luaran tegangan DC yang dapat dikendalikan/diatur. 2. Ditinjau dari proses pengaturan, chopper dapat dibedakan dalam tiga jenis, yaitu : chopper penurun tegangan (step-down), chopper penaik tegangan (step-up), dan chopper penaik-penurun tegangan (step up-down). 3. 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 4. DC chopper dapat digunakan sebagai saklar pengatur untuk megubah tegangan DC, unregulated normal, digunakan untuk mengatur tegangan output.