RANGKAIAN PENYULUT

A. Metode Penyulutan

Penyulutan (triggering) atau penyalaan (firing) adalah peristiwa mengkonduksikan

thyristor. Metode penyulutan ini ada beberapa macam, diantaranya adalah :

1. Memberikan Tegangan Breakover

Jika tegangan yang diberikan kepada SCR melebihi rating tegangan breakdown, SCR

akan diswitch dari keadaan tidak konduksi menjadi konduksi karena mengalami ovalanche

breakdown. Hal ini dapat merusak SCB.

2. Laju Perubahan Tegangan

Apabila tegangan yang diberikan pada Anoda lebih positif dari Katoda, sambungan J2

pada struktur SCR akan dibias mundur dan pada sambungan akan terbentuk kapasitansi. Jika

suatu tegangan diaplikasikan dengan tiba – tiba, arus pengisian akan mengalir dan cenderung

mengkonduksikan komponen. Jika muatan yang terdapat pada kapasitansi sambungan C j

dinyatakan dengan Q dan tegangan yang diberikan dinyatakan dengan V, maka :

ic=dQdt

= ddt

(C j . V )=C jddt

+Vd C j

dt

Laju perubahan kapasitansi sambungan dapat diabaikan karena kapasitansi

sambungan hamper konstan. Konstribusi arus pengisian pada suku terakhir dapat diabaikan,

sehingga persamaan dapat direduksi menjadi :

ic=C jdVdt

Dengan demikian, laju perubahan tegangan (dV/dt) yang terjadi pada komponen

besar dapat mengakibatkan switching dari keadaan off menjadi on.

3. Temperatur

Jika temperatur naik, arus bocor pada sambungan yang dibias mundur akan naik.

Pada temperature yang tinggi, akan menyebabkan SCR konduksi.

4. Cahaya

Aksi turn-on karena pengaruh cahaya diperoleh karena radiasi komponen. Ini dapat

digunakan bergantian dengan penyulutan gate. Penyulutan semacam ini mungkin diaplikasikan

dimana rangkaian memerlukan tanggapan cahaya atau isolasi secara kelistrikan antara sinyal

penyulut dan beban.

5. Penyulutan Gate

Ini adalah metode yang paling umum digunakan untuk mengkonduksi thyristor.

Penyulutan gate memerlukan penguatan penyulutan yang tinggi yang merupakan perbandingan

arus anoda dan arus gate , sehingga pengaturan hanya akan menggunakan daya yang rendah. Jika

arus gate yang diberikan pada komponen diperbesar, tegangan breakover SCR akan turun,

sehingga memungkinkan SCR konduksi pada tegangan rendah.

Terdapat tiga kondisi yang harus dipenuhi agar SCR dapat konduksi, yakni :

a. SCR harus dalam kondisi bias maju.

b. Pulsa gate yang diaplikasikan harus lebih positif terhadap katoda.

c. Impedansi beban sepatutnya jangan terlalu tinggi sehingga saat SCR

dikonduksikan, dapat mencapai arus latchingnya.

B. Prinsip – Prinsip Perencanaan Rangkaian Penyulut

Dari beberapa methoda mengkonduksikan SCR seperti yang disebutkan tadi, memberikan

pulsa tegangan gate untuk mengatur penyulutan merupakan methode yang paling umum

digunakan. Rangkaian pengatur gate ini umumnya disebut dengan rangkaian penyulut,

yang umumnya merupakan rangkaian elektronika berdaya rendah. Rangkaian pengatur

gate ini harus dapat memenuhi dua fungsi umum, yaitu :

1. Untuk menghasilkan pulsa tegangan untuk tiap thyristor pada saat yang tepat secara

periodic dengan urutan tertentu tergantung pada tipe rangkaian dayanya. Pulsa

penyulut dengan urutan yang dikehendaki dapat dibangkitkan dengan

mempergunakan rangkaian – rangkaian elektronika yang terdiri atas gerbang -

gerbang logika, flip – flop, counter dan lain – lain. Penggunaan komponen –

komponen tersebut dalam bentuk rangkaian terintegrasi akan sangat meyederhanakan

rangkaian pengatur.

2. Pulsa yang dihasilkan oleh rangkaian pengatur biasanya memiliki daya yang rendah,

sehingga mungkin tidak mampu menyulut thyristor jika diaplikasikan langsung. Oleh

karena itu, pulsa ini perlu dikopel ke terminal gate-katoda thyristor melalui rangkaian

pengendali (driver circuit). Rangkaian pengendali umumnya berupa penguat pulsa

dan trafo pulsa. Rangkaian penyulut terdiri atas suplai dc, pembangkit pulsa, penguat

pulsa dan beberapa trafo pulsa yang disesuaikan dengan rangkaian dayanya. Suplai

daya dc berfungsi untuk memberikan sumber daya pada rangkaian pembangkit pulsa

serta penguat pulsa.

Rangkaian penyulut biasanya diisolasi dari rangkaian daya. Pulsa yang dibangkitkan,

setelah dikuatkan dilewtkan melalui trafo pulsa dan rangkaian clamping, sehingga diperlukan

tegangan sumber dc yang terpisah. Trafo pulsa berfungsi mengisolasi tegangan rendah dari

rangkaian penyulut dan tegangan tinggi dari rangkaian anoda. Rangkaian clamping pada

dasarnya terdiri atas diode yang dihubung seri dengan terminal gate.

Pulsa yang dihasilkan rangkaian penyulut ada tiga jenis, yakni :

1. Penyulut pulsa tunggal. Pada penyulutan ini, lebar pulsa harus dipertahankan hingga

arus anoda mampu mencapai arus latching dari thyristor. Pada beban yang memiliki

induktansi yang sangat tinggi, penyulut ini kemungkinan gagal.

2. Penyulut pulsa dc kontinyu. Pada penyulut ini, tegangan dc diaplikasikan pada

terminal gate selama periode konduksi. Penggunaan pulsa dc ini menjamin

keberhasilan penyulutan sekalipun induktansi beban cukup tinggi, namun dengan

konsekuensinya terjadi didipasi daya yang besar.

3. Penyulut pulsa berantai. Penyulut ini banyak digunakan karena akan menjamin arus

anoda SCR dapat mencapai arus latchingnya sekalipun beban memiliki induktansi

yang tinggi, juga disipasi daya pada gate yang relatif rendah.

C. Jenis – Jenis Rangkaian Penyulut

1. Rangkaian Penyulut dengan menggunakan Resistor

Pada rangkaian penyulut ini Resistor pembatas Rmin ditempatkan antara anoda dan

gate. Hal ini dilakuan agar dapat mencegah dilewatinya arus gate maksimum, sehingga ketika

tegangan suplai mencapai puncaknya (Vm), maka :

Rmin>V m

I gfm

Resistor penstabil Rb dipilih agar tegangan yang diaplikasikan tidak melewati

tegangan gate maju Vgfm. Dari pembagi tegangan :

Rb ≤( Rv+Rmin) V gfm

E−V gfm

SCR akan tersulut apabila nilai saat tegangan anoda e mencapai :

e=V d +V g+ I ¿ ( R v+Rmin)

Dimana Vd adalah tegangan jatuh dioda D, Igt adalah arus gate untuk menyulut SCR dan Vgt

adalah tegangan gate untuk menyulut yang berkaitan dengan nilai Igt.

Rv yang diserikan dengan Rmin digunakan untuk mengatur arus gate untuk

mendapatkan sudut penyulutan yang diinginkan. Pada saat Rv = 0, arus yang mengalir adalah

arus gate maju puncak saat tegangan anodanya mencapai Vm, yaitu pada saat ωt=90o. Namun

SCR akan konduksi pada saat arus gate mencapai nilai Igt dan SCR akan konduksi. Selanjutnya

nilai Rv dapat ditentukan dengan persamaan :

R v=V m−V d−V ¿

I gfm

Pada saat nilai Rv dicapai, arus gate adalah Igt yang terjadi pada saat t=90o. dengan

demikian, rangkaian penyulut ini dapat mengatur sudut penyulutan SCR dari 0<α<90o.

2. Rangkaian Penyulut UJT

Dengan penyulut UJT, daya yang didisipasikan pada terminal gate-katoda menjadi

rendah, karena dihasilkan pulsa penyulut yang pendek. Pada penyulut ini, UJT dioperasikan

sebagai osilator relaksasi untuk memperoleh pulsa yang tajam penyulut ini juga memiliki

stabilitas frekuensi yang baik terhadap perubahan tegangan sumber dan temperatur.

UJT akan breakdown bila tegangan antara emitter-basis mencapai tegangan puncak

Vp, yang dinyatakan dengan V p=ηV z+V d, dimana adalah intrinsic standoff ratio dari UJT

yang besarnya antara 0,54 – 0,7. Kemudian C akan melepaskan muatan melalui emiter sehingga

pulsa yang terjadi akan menyulut SCR untuk konduksi melalui trafo pulsa.

Zener digunakan untuk mengklip tegangan yang telah diserahkan ke level standard

untuk mencegah penyulutan yang berlebihan. Karena Vz menuju nol pada tiap awal setengah

siklus, sinkronisasi pulsa penyulut dengan tegangan suplai dapat dicapai. Trafo pulsa dengan dua

belitan sekunder memberikan pulsa ke kedua SCR dari suatu converter terkontrol satu fasa atau

pengatur tegangan AC satu fasa. Karena pulsa muncul pada tiap siklus, maka hanya SCR yang

dibias maju saja yang akan konduksi. Pengaturan sudut penyulutan dapat dilakukan dengan

memvariasi nilai Rc.

3. Penyulut IC TCA 785

IC TCA 785 merupakan jenis rangkaian terintegrasi yang khusus dirancang untuk

SCR atau TRIAC. IC ini dapat memberikan pulsa penyulutan dari 0 – 180o. Sinyal sinkronisasi

diperoleh dari sumber tegangan ACyang akan diatur dengan melewatkannya pada suatu resistor

ke pin 5. Zero Crossing Detector (ZCD) mendeteksi saat tegangan fasa melalui titik ), yang

selanjutnya disimpan pada penyimpan data sinkronisasi. Sinyal dari ZCD ini kemudian

mengendalikan sebuah pembangkit sinyal ram. Kapasitor C10dari generator ram dimuati dengan

arus konstan yang besarnya tergantung dari nilai R9. Selanjutnya sinyal ram ini dibandingkan

dengan tegangan pengatur Vc pada pin 11 melalui suatu komparator, maka pembanding akan

memberikan sinyal keluaran yang diteruskan rangkaian logika. Sudut penyulutan dapat diatur

dari 0 – 180o dengan mengatur tegangan pengatur Vc.Pada pin 14 dan 15 akan dihasilkan

tegangan pulsa positif selama 30s untuk setiap setengah gelombang tegangan sumber. Lebar

pulsa dapat diatur tergantung dari nilai C12.

DAFTAR PUSTAKA