RANGKAIAN

BOOST CONVERTERTujuan :

- Mengetahui dan memahami rangkaian Boost Converter

- Merancang rangkaian Boost Converter mulai dari awal hingga akhir

DasarTeori :

Boost Converter (Step-Up Converter) adalah DC-to-DC power converter dengan tegangan output yang jauh lebih besar dari tegangan inputnya. Boost Converter ini termasuk ke dalam rangkaian Switched-Mode Power Supply (SMPS) yang setidaknya terdapat dua switch semikonduktor seperti diode dan transistor serta setidaknya satu komponen penyimpan energy seperti kapasitor atau inductor atau kombinasi keduanya. Filter yang dibuat dengan kapasitor (terkadangdengan inductor juga) biasanya ditaruh pada output dari converter tersebut untuk mengurangi tegangan ripple.

Tegangan input dari Boost Converter bisa dating daribeberapa macam sumber DC seperti baterai, generator DC, dan lain-lain. Proses yang merubah satu tegangan DC menjadi tegangan DC yang lain dinamakan DC-to-DC Converter. Boost Converter adalah DC-to-DC Converter dengan tegangan output yang lebih besar dari tegangan inputnya.

Berikut adalah rangkaian sederhana dari Boost Converter

Berikut adalah analisa Boost Converter saat close loop

Diatas adalah rangkaian Boost Converter saat close loop. Saat switch closed, baterai mengisi muatan pada inductor sehingga inductor menyimpan energi yang besarnya hamper sama dengan supply yang pada percobaan ini adalah baterai. Untuk lebih detailnya bisa dilihat dari rumus diatas serta gambar

grafik diatas. Dari rumus diatas dapat diketahui nilai total dari energi yang disimpan pada inductor yang kita gunakan, untuk grafiknya yaitu saat closed loop nilai input sama dengan nilai muatan yang ada pada inductor sehingga gambar grafiknya tetap diatas.

Berikut adalah analisa Boost Converter saat open loop

Rangkaian open loop Boost Converter ini mengalirkan tegangan dari input yaitu baterai lalu ditambah pula dengan tegangan yang adapada inductor menuju ke beban sehingga tegangan output yang keluar akan semakin besar daripada inputnya. Untuk perhitungan diatas adalah perhitungan saat inductor mengeluarkan tegangan. Dari perhitungan diatas kita dapat mengetahui nilai inductor saat open loop, lalu untuk gambar grafiknya adalah yang bawah. Hal ini dikarenakan tegangan yang ada di inductor terbuang semua.

Berikut adalah rumus untuk menentukan nilai steady-state

Data Percobaan :

Peralatan :

1. PCB polos2. Timah3. Bor drill4. Avometer5. Ferikklorid

Komponen :

1. Resistor 0.978K (2buah), 2.12K (1buah)2. Capasitor 100uF (1buah), 8.61nF (1buah)3. Induktor 470uF4. NE 5555. Transistor BC3376. Pin head 2x1 (2buah)7. Baterai 9volt (1buah)

RangkaianSchematic :

HasilSimulasi :

RangkaianBoard :

Hasil :

8,88779uS

Grafik :

I.

.

9,88779uS

9Volt

0Volt

160.9mA

-28.5mA

5.8804uS

II.

18.5196uS

9Volt

0Volt

335mA

-0.019mA

Pada percobaan :

Perhitungan :Terlampir

Estimasi Biaya:

Analisa :

- Perhitungan Data:

D= Ra+RbRa+2Rb

= 671+983671+1966

=16542637

=0.627

Vo= Vd1−D

= 90.3728

=24.141volt

f= 1.44(Ra+2Rb )C

= 1.44(671+1966 )8.61∗10−9

= 1.44

2637∗8.61∗10−9=63.423Khz

T=1f= 1

63.433∗103=15.77us

Imax= Vd(1−D)2+R

+Vd∗D∗T2 L

= 9(1−0.6272)2∗978

+ 9∗0.6272∗15.77∗10−6

2∗470∗10−6

¿9

135.9225+ 89.0815

940

IC555 Rp 1.000,00Resistor 4 Rp 100,00Toroid Rp 1.000,00Lilitan Tembaga Rp 1.000,00Socket IC Rp 200,00Socket Header Rp 50,00Capasitor Elco Rp 200,00Capasitor Millar Rp 100,00TRBC337 Rp 750,00PCB Polos 2,5cmx3cm Rp 250,00Dioda 1N4148 Rp 100,00

Total Rp 4.750,00

¿0.0662+0.0947

¿160.9mAImin=0.0662-0.0947 =-28.5mA

ket:

D : Duty CycleVo : Tegangan KeluaranF : FrekuensiT : PeriodeImax : Batas atas arus rippleImin : Batas bawah arus ripple

- Analisis Teoritis

Boost Converter (Step-Up Converter) adalah DC-to-DC power converter dengan tegangan output yang jauh lebih besar dari tegangan inputnya. Idealnya, besar tegangan output lebih besar daripada tegangan input. Hal ini dikarenakan ketika terjadi proses discharging pada induktor, besar tegangan yang terdapat pada induktor hampir sama dengan tegangan yang ada pada sumber, sehingga seakan akan output mendapatkan 2 sumber yang dirangkai secara seri.

Pada rangkaian boost converter, terjadi proses switching. Proses switching ini dipengaruhi oleh IC timer 555 untuk membuat proses switch on dan switch off. Pada waktu proses switch on, Sistem loop hanya terjadi antara sumber (tegangan masukan) dan Induktor saja. Pada saat switch on ini, Induktor mengalami proses charging daya.

Pada saat proses switch off, system loop terjadi secara keseluruhan. Pada saat proses switch off, Induktor mengalami proses discharging dan berubah fungsi menjadi sumber daya. Sehingga, pada beban (RL) akan memperoleh daya dari Induktor dan Vi (tegangan masukan). Sehingga seakan akan beban (R L) memperoleh 2 sumber daya yang dirangkai secara seri. Sedangkan untuk Capasitor berfungsi sebagai filter untuk mengurangi factor noise.

Untuk project ini, kami membuat sebuah rangkaian boost converter. Dengan menentukan Ra dan Rb pada rangkaian kami, kami dapat menghitung besar duty cycle yang ada pada rangkaian kami, sehinnga diperoleh duty cycle sebesar 0,6272. Pada perhitungan, kami mendapatkan Vo (tegangan keluaran) sebesar 24,141 volt dari Vi (tegangan masukan) sebesar 9V. Kami juga menghitung besar induktansi yang terjad (Lmin). Hal ini ditujukan agar besar induktor current ripple tidak mencapai angka dibawah nol. Dengan melakukan perthitungan, kami mendapatkan besar dari Induktor adalaha 470u.

Pada proses praktikum, kami mencoba melihat besar Vo yang terjadi pada rangkaian dengan komponen – komponen yang telah ditentukan tersebut, dan pada saat melakukan praktikum, kami memperoleh hasil Vo (teganan keluaran) adalah sebesar 26.5 volt dari Vi (tegangan masukan) sebesar 9V.

Dari kedua data tersebut (data teoritis dan data percobaan), kami memperoleh besar eror % yang cukup kecil (>10%). Eror yang terjadi pada rangkaian disebabkan oleh nilai toleransi yang terdapat pada komponen komponen boost converter tersebut.

Kesimpulan :

- Rangkaian boost converter merupakan rangkaian DC to DC converter yang hasil keluarannya (tegangan keluaran) lebih besar dari masukannya (tegangan masukan).

- Besar nilai induktor pada rangkaian boost converter sangat mempengaruhi daripada faktor induktor ripple yang terjadi pada rangkaian, karena apabila besar nilai induktor lebih kecil dari nilai induktor yang ditetapkan, maka nilai Imin akan negatif.

DaftarPustaka :

- Salam, Dr Zainal, Power Electronic and Drives (ver.3 2003) Chapter 3.- Boost Converter, Wikipedia, the free ensyclopedia.- DC to DC converter, Wikipedia, the free ensyclopedia.- Make a simple boost converter.htm