DC Chopper Tipe Buck (Buck Converter)

DC Chopper Tipe Buck merupakan salah satu jenis dari DC Chopper. Rangkaian elektronika daya ini dapat mengubah tegangan DC pada nilai tertentu menjadi tegangan DC yang lebih rendah. Untuk mendapatkan tegangan yang lebih rendah daripada masukannya, DC Chopper Tipe Buck menggunakan komponen switching untuk mengatur duty cyclenya. Komponen switching tersebut dapat berupa thyristor, MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT, dll.

Berikut adalah rangkaian DC Chopper Tipe Buck (Buck Converter).

DC Chopper Tipe Buck

Secara umum, komponen-komponen yang menyusun DC Chopper Tipe Buck (Buck Converter) adalah sumber masukan DC, MOSFET, Dioda Freewheeling, Induktor, Kapasitor , Rangkaian Kontrol (Drive Circuit), serta Beban (R). MOSFET digunakan untuk mencacah arus sesuai dengan duty cycle sehingga keluaran DC Chopper dapat sesuai dengan yang diinginkan. Rangkaian Kontrol digunakan untuk mengendalikan MOSFET, sehingga MOSFET mengetahui kapan dia harus membuka dan kapan harus menutup. Induktor digunakan untuk menyimpan energi dalam bentuk arus. Energi tersebut disimpan ketika MOSFET on dan dilepas ketika MOSFET off. Dioda Freewheeling digunakan untuk mengalirkan arus yang dihasilkan induktor ketika MOSFET off.

Untuk menghasilkan tegangan keluaran yang konstan, DC Chopper Tipe Buck dapat ditambah dengan rangkaian feedback (umpan balik). Pada rangkaian feedback ini, tegangan keluaran dari DC Chopper akan dibandingkan dengan tegangan referensi, selisih keduanya akan digunakan untuk menentukan duty cycle yang perlu ditambah atau dikurang sehingga menghasilkan tegangan keluaran yang konstan. Berikut adalah rangkaian DC Chopper Tipe Buck dengan feedback.

DC Chopper Tipe Buck dengan feedback

Prinsip Kerja DC Chopper Tipe Buck (Buck Converter)

MOSFET yang digunakan pada rangkaian DC Chopper Tipe Buck adalah bertindak sebagai saklar yang dapat membuka atau menutup rangkaian sehingga arus dapat dikendalikan sesuai dengan duty cycle yang diinginkan. Berikut adalah skema secara umum dari DC Chopper Tipe Buck.

Skema DC Chopper Tipe Buck

Kinerja dari DC Chopper tipe buck dapat dibagi menjadi 2 kerja utama, yaitu :

• Ketika MOSFET on (tertutup) dan dioda off, arus mengalir dari sumber menuju ke induktor (pengisian induktor), disaring dengan kapasitor, lalu ke beban, kembali lagi ke sumber.

DC Chopper Tipe Buck dengan MOSFET ON

• Ketika MOSFET off (terbuka) dan dioda on, arus yang disimpan indukor dikeluarkan menuju ke beban lalu ke dioda freewheeling dan kembali lagi ke induktor.

DC Chopper Tipe Buck dengan MOSFET OFF

Grafik Keluaran DC Chopper Tipe Buck (Buck Converter)

Dari rangkaian DC Chopper Tipe Buck seperti diatas, didapatkan hasil gelombang keluaran seperti dibawah ini :

Gelombang Keluaran DC Chopper Tipe Buck

Dari gambar dapat dilihat bahwa arus pada beban (IL) merupakan arus DC dimana jika kita rata-rata arus beban tersebut, maka kita dapatkan bukan bernilai nol. Lebar periode dari arus beban (IL) bergantung pada frekuensi yang diberikan oleh rangkaian kontrol. Posisi titik tertinggi arus beban (IL) dipengaruhi oleh besarnya duty cycle yang diberikan oleh rangkaian kontrol.

Semakin besar duty cycle, maka semakin besar pula tegangan keluaran yang dihasilkan DC Chopper Tipe Buck. Namun, tegangan keluaran tersebut selalu lebih kecil atau sama dengan tegangan masukan DC Chopper. Semakin besarnya duty cycle dapat dilihat dari semakin besarnya area yang diwarnai biru muda pada gambar diatas.

Fungsi alir dari DC Chopper tipe Buck / M(D) adalah sebagai berikut :

Berikut adalah grafik hubungan duty cycle dengan fungsi alir dari DC Chopper Tipe Buck

Grafik Hubungan Duty Cycle dan Fungsi Alih

Semakin besar duty cycle (D), maka semakin besar pula fungsi alihnya / M(D). Begitu pula sebaliknya, semakin kecil duty cycle (D), maka semakin kecil pula fungsi alihnya / M(D)

Kelebihan dan Kekurangan DC Chopper Tipe Buck (Buck Converter)

Keuntungan pada konfigurasi Buck antara lain adalah efisiensi yang tinggi, rangkaiannya sederhana, tidak memerlukan transformer, tingkatan stress pada komponen switch yang rendah, riak (ripple) pada tegangan keluaran juga rendah sehingga penyaring atau filter yang dibutuhkan pun relatif kecil.

Kekurangan yang ditemukan misalnya adalah tidak adanya isolasi antara masukan dan keluaran, hanya satu keluaran yang dihasilkan, dan tingkat ripple yang tinggi pada arus masukan. Metoda Buck sering digunakan pada aplikasi yang membutuhkan sistem yang berukuran kecil.

Video Youtube Terkait :

Buck Converters

Sumber Gambar : simonthenerd.com