metode pengendalian konverter dc dc empat

Perpustakaan Unika
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
Perpustakaan Unika
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
Perpustakaan Unika
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
Perpustakaan Unika
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
Perpustakaan Unika
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
Perpustakaan Unika
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN.............................................................. 39
5.1 Kesimpulan .................................................................................. 39
5.2 Saran ............................................................................................ 40
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 41
LAMPIRAN........................................................................................................... 42
ix
Perpustakaan Unika
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
Perpustakaan Unika
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