DC Choppers

Pengertian

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.

Buck Converter

Buck converter atau biasa disebut dengan step down converter, memiliki prinsip kerja yang unik. Keunikan ini

dikarenakan buck converter memiliki kemampuan untuk mengkonversi tegangan DC ke tegangan DC dengan

pengaturan yang ditentukan sehingga dapat berfungsi sebagai penurun tegangan DC sesuai dengan magnitudo

yang dikehendaki.

Gambar 2.2 Rangkaian buck converter

Gambar 2.3 Gelombang keluaran buck converter

Tegangan keluaran rata-rata dari buck converter adalah:

Va = D. Vs

Dengan :

Va = Tegangan keluaran buck chopper

(V), Vs = Tegangan masukan buck chopper (V), D = Duty cycle

Prinsip Kerja Step – Down Choppers

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.

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 :

Daya pada input sama dengan daya output :

Tahanan input efektif dapat diasumsikan dengan,

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 bekerjapada 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.

Arus yang melalui inductor L dirumuskan dengan dapat diasumsikan bahwa arus induktor akan naik

dari I1 ke I2 pada saat waktu t1,

Vs – Va = L atau dan jika arus induktor berkurang dari I2 ke I1 pada saat t2,

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.

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,

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 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,

atau