BUCK CONVERTER

Oleh :

Carenina Zabo (2209 106 086)

Chicco H.A (2209 106 092)

M. Faishal Adityo (2209 106 093)

Farid Miharja (2208 100 658)

Kukuh Siwi Kuncoro (2208 100 665)

Lanang Satrio (2208 100 665)

Endi Jaka Prakosa (2208 100 528)

Sasongko K. (2208 100 551)

Hudan Guntur Anggono (2208 100 555)

Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya

2010

BAB I

PENDAHULUAN

1. Buck Converter

Buck converter adalah salah satu topologi DC-DC konverter yang digunakan

untuk menurunkan tegangan DC. Prinsip kerja rangkaian ini adalah dengan kendali

pensaklaran. Komponen utama pada topologi buck adalah penyaklar, dioda freewheel,

induktor, dan kapasitor.

Gambar 1. Topologi Buck Converter

Penyaklar dapat berupa transistor, mosfet, atau IGBT. Kondisi saklar terbuka

dan tertutup ditentukan oleh isyarat PWM. Pada saat saklar terhubung, maka induktor,

kapasitor, dan beban akan terhubung dengan sumber tegangan. Kondisi semacam ini

disebut dengan keadaan ON(ON state). Saat kondisi ON maka dioda akan reverse bias.

Sedangkan saat saklar terbuka maka seluruh komponen tadi akan terisolasi dari sumber

tegangan. Keadaan ini disebut dengan kondisi OFF(OFF state). Saat kondisi OFF ini

dioda menyediakan jalur untuk arus induktor. Buck converter disebut juga down

converter karena nilai tegangan keluaran selalu lebih kecil dari inputnya.

Gambar 2. Keadaan ON(ON State)

Pada saat kondisi ON maka rangkaian buck converter akan nampak seperti

gambar 2. Dioda akan reverse bias. Dengan demikian maka tegangan pada induktor

adalah

(1.1)

Sehingga diperoleh,

(1.2)

selama nilai turunan dari arus adalah konstanta positif, maka arus akan bertambah secara

linear seperti yang digambarkan pada gambar 3 selama selang waktu 0 sampai dengan

DT. Perubahan pada arus selama kondisi ON dihitung dengan menggunakan persamaan

1.2

(1.3)

(1.4)

Gambar 3 Arus induktor

Pada saat kondisi OFF atau saklar terbuka, maka dioda menjadi forward bias

untuk menghantarkan arus induktor, dan rangkaian buck converter akan nampak seperti

gambar 2.4 Tegangan pada induktor saat saklar terbuka adalah

(1.5)

Sehingga diperoleh

(1.6)

turunan dari arus di induktor adalah konstanta negatif, dan arus berkurang secara linear,

seperti yang ditunjukkan pada gambar 3 pada ruas (1-D)T. perubahan pada arus induktor

ketika saklar terbuka adalah

(1.7)

(1.8)

Gambar 4 Keadaan OFF

Operasi keadaan tunak(steady state) terpenuhi jika arus pada induktor pada

akhir siklus penyaklaran adalah sama dengan saat awal penyaklaran, artinya perubahan

pada arus induktor selama satu periode adalah nol. Hal ini berarti

(∆iL)closed + (∆iL)open = 0

Berdasarkan persamaan (∆iL)closed dan (∆iL)open diperoleh

(1.9)

Dengan menyelesaikan Vo diperoleh hubungan

(1.10)

Yang sama dengan apabila kita menghitung nilai dari integral keluaran selama 1 periode

(1.11)

Berdasarkan pada persamaan 1.10 Dan 1.11 Karena nilai tegangan keluaran buck

converter sebanding dengan nilai duty cycle, maka untuk memperoleh nilai keluaran

tegangan yang bervariasi, caranya adalah dengan mengubah nilai duty cyclenya.

BAB II

PEMBAHASAN

Parameter buck converter

Asumsi:

Vin = 100 VDC

RLoad = 10

V ripple < 5%

I ripple < 5%

Frekeuensi = 50 KHz

Duty Cycle = K = 60%

Desain buck converter

1. Penentuan Vout yang diinginkan:

2. Penentuan nilai Induktansi (L) dan nilai Capasitor (C)

Ripple =5 %

Nilai inductor dan kapasitor dihitung pada saat keadaan rangkaian switch off

Penentuan nilai induktor

Penentuan nilai capasitor

GAMBAR DESAIN RANGKAIAN

HASIL SIMULASI

Gambar Gelombang Vpulsa

Dengan Vpeak to peak = 1V

Gambar Gelombang Vout

Gambar Gelombang Vref, Vpulsa, Vout dan Vsum

BAB 3

KESIMPULAN

1. Buck converter adalah Rangkaian untuk menurunkan tegangan DC

2. Dari percobaan diatas dibuktikan bahwa pada rangkaian buck converter semakin besar duty cycle maka Vout nya semakin besar dan begitu juga sebaliknya.

3. Nilai kapasitor yang didapat adalah 1,6 mF dilihat dari perhitungan. Ini dipengaruhi oleh nlai tegangan.

4. Nilai induktornya yang di dapat adalah 16 mH dilihat darui perhitungan. Ini dipengaruhi oleh nlai tegangan.

5. Pada saat simulasi awal terdapat eror kenaikan tegangan sampai 100 volt lebih. Itu dikarenakan P1nya belum bekerja sepenuhnya.

6. Nilai Vout tergantung pada duty cycle.

7. Kontroler P1 digunakan agar nilai Vout dapat stabil.

8. Kita dapat mendisain Vout buck sesuai yang kita inginkan.