Perancangan Power Supply Switch Mode, oleh Dr. Ir. Saludin Muis, M. Kom. Hak Cipta © 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta 55283 Telp: 0274-882262; 0274-889398; Fax: 0274-889057 E-mail:
[email protected] Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit. ISBN: 978-602-262-229-1 Cetakan ke I, tahun 2014
KATA PENGANTAR
P
enulisan bersyukur dapat menyelesaikan penulisan buku ini ditengah-tengah kesibukan kerja, bahan yang disajikan buku ini menekankan sisi teoritis pendukung dari jenis power supply yang paling banyak dipergunakan dalam peralatan elektronik keperluan sehari-hari. Sehingga pengetahuan yang terkandung dalam buku ini benar-benar dapat melengkapi buku karangan penulis yang telah terbit dan memberikan nilai tambah nyata baik kepada kalangan pelajar/akademisi, praktisi maupun industri. Tidak ada kesempurnaan selain sebuah saran dan kritik dari pembaca agar buku ini dapat ditingkatkan dan disempurnakan pada edisi selanjutnya. Karena itu saran-saran dari pembaca sangat diharapkan agar penulsi dapat mengedit kembali isi buku ini dan menyajikan lebih baik pada kesempatan berikutnya. Pada kesempatan ini, dari lubuk hati penulis terdalam, penulis mengucapkan terima kasih setulusnya kepada Ibu Saini (Alm), T. Oh Huan (Alm), Albert Ray J, Alexander Rex., Ibu Maria Dwi K dan Ibu RajaniTjandra yang berperan besar dan merubah perjalanan hidup penulis.
”Dunia ini tidak pernah seperti yang terlihat, dan dunia ini selalu terisi 2 cerita, satu milik diri kita dan satu milik orang lain. Kesalahan umum manusia adalah selalu ingin melihat dunia ini seperti yang dia ingin lihat, dan selalu menulis bagian cerita miliknya tidak dengan logika jelas sebaliknya justru mengambil bagian cerita milik orang lain untuk ditulis sesuai apa maunya”
”Hal baik tidak pernah jatuh sendiri dari langit, dalam dunia nyata tidak ada hal baik didapat secara gratis, yang membedakan antara orang berhasil dan gagal hanya dalam hal menyadarinya secara awal atau terlambat”.
vi
Perancangan Power Supply Jenis SwitchMode
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...............................................................................................................................
v
DAFTAR ISI ...........................................................................................................................................
vii
PENDAHULUAN ...................................................................................................................................
xv
BAB 1
PERSYARATAN UMUM ......................................................................................................... 1.1 Pengantar........................................................................................................................ 1.2 Poteksi Transien Tegangan Masukan ............................................................................... 1.3 Kompatibilitas Elektromagnetik ....................................................................................... 1.4 Derau Ragam Diferensial ................................................................................................ 1.5 Derau Ragam Bersama .................................................................................................... 1.6 Layar/Tabir Faraday ......................................................................................................... 1.7 Seleksi Fuse Masukan ..................................................................................................... 1.8 Filter-Filter Masukan Kapasitor dan Jalur Perata ............................................................... 1.9 Pembatasan Dadakan...................................................................................................... 1.10 Metode Pemulaian .......................................................................................................... 1.11 Pemulaian Lunak ............................................................................................................ 1.12 Pencegahan Tegangan Lebih- Pemulaian ........................................................................ 1.13 Proteksi Tegangan Lebih Keluaran .................................................................................. 1.14 Proteksi Tegangan Kurang Keluaran ................................................................................ 1.15 Proteksi Beban Lebih (Pembatasan Daya Masukan) ......................................................... 1.16 Pembatasan Arus Keluaran .............................................................................................. 1.17 Persyaratan Pendorong Basis Untuk Transistor Bipolar Tegangan Tinggi ......................... 1.18 Sirkuit Pendorong Proporsional....................................................................................... 1.19 Teknik-Teknik Anti Kejenuhan ........................................................................................ 1.20 Jaringan Pemancung ....................................................................................................... 1.21 Konduksi Silang ..............................................................................................................
1 1 2 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 6 6 6 6 7 7 7 7
viii
Perancangan Power Supply Jenis SwitchMode
1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.30 1.31 1.32 1.33 1.34
Penyaringan Keluaran, Derau Mode/ragam Bersama Dan Isolasi Masukan ke Keluaran ... Sinyal-Sinyal Gagal Daya ................................................................................................ Sinyal-Sinyal Daya Baik .................................................................................................. Operasi Dua Tegangan Masukan .................................................................................... Waktu Angkat Power Supply/pemasok daya ................................................................... Sinkronisasi .................................................................................................................... Halangan Luar ................................................................................................................ Memaksa Berbagi Arus ................................................................................................... Penginderaan Jauh .......................................................................................................... Terminal Sambung- P ...................................................................................................... Keluaran Tegangan Rendah............................................................................................. Penyesuaian Pembatasan Tegangan Dan Arus ................................................................. Persyaratan Keamanan Masukan .....................................................................................
7 8 9 9 9 10 10 10 11 12 12 12 12
BAB 2
PROTEKSI TEGANGAN DADAKAN ..................................................................................... 2.1 Pengantar........................................................................................................................ 2.2 Kategori Lokasi ............................................................................................................... 2.3 Laju Kejadian Dadakan Wajar ......................................................................................... 2.4 Bentuk Gelombang Tegangan Dadakan .......................................................................... 2.5 Alat Penekan Transien .................................................................................................... 2.6 Metal Oxide Varistors (MOVS, Resistor Bergantung Tegangan) ....................................... 2.7 Diode Proteksi Transien .................................................................................................. 2.8 Penahan Dadakan Terisi Gas .......................................................................................... 2.9 Kombinasi Filter jala-jala- Penekan Transien ................................................................... 2.10 Kategori Filter-Filter Penekan Transien ............................................................................ 2.11 Kategori Filter Penekan Transien B .................................................................................. 2.12 Kasus Proteksi Transien Penuh ........................................................................................ 2.13 Sebab Stress “Tubrukan tegangan Balik Ke Bumi” ...........................................................
15 15 15 18 19 20 21 21 22 25 25 26 27 28
BAB 3
INTERFERENSI ELEKTROMAGNETIK /EMI............................................................................. 3.1 Pengantar........................................................................................................................ 3.2 Ragam-Ragam Propagasi EMI/RFI .................................................................................... 3.3 Interferensi Ragam Konduksi Catu Daya ......................................................................... 3.4 Regulasi Keamanan (Arus Balik ke Bumi) ........................................................................ 3.5 Filter Jala-Jala/Catu Daya ................................................................................................. 3.6 Penekanan EMI Pada Sumber.......................................................................................... 3.7 Contoh ........................................................................................................................... 3.8 Jaringan Penstabil Impedansi Jala-Jala (LISN) ................................................................... 3.9 Rancangan Filter Catu/Jala-jala ........................................................................................ 3.10 Ragam Bersama Filter Jala-Jala Induktor .......................................................................... 3.11 Contoh Rancangan, Ragam Bersama Filter Jala-Jala Induktor ........................................... 3.12 Induktor Ragam Seri........................................................................................................
29 29 30 30 31 32 32 33 35 36 36 37 38
ix
Daftar Isi
BAB 4
LAYAR FARADAY .................................................................................................................. 4.1 Pengantar........................................................................................................................ 4.2 Layar/Tabir Faraday Sebagaimana Diterapkan Pada Alat Penyaklaran.............................. 4.3 Layar/Tabir Faraday Transformer Dan Layar Keamanan ................................................... 4.4 Layar Faraday Pada Komponen Keluaran ........................................................................ 4.5 Mereduksi Radiasi EMI dalam Celah Inti Transformer .....................................................
39 39 39 41 42 43
BAB 5
PEMILIHAN FUSE .................................................................................................................. 5.1 Pengantar........................................................................................................................ 5.2 Parameter Fuse ............................................................................................................... 5.3 Tipe-Tipe Fuse ................................................................................................................ 5.4 Seleksi Fuse-Fuse ............................................................................................................ 5.5 Fuse-Fuse Perejang SCR .................................................................................................. 5.6 Fuse-Fuse Masukan Transformer .....................................................................................
45 45 45 47 47 48 48
BAB 6
PERATA DAN KAPASITOR MASUKAN FILTER UNTUK POWER SUPPLIER TIPE DIRECTOFF LINE ................................................................................................................................ 6.1 Pengantar........................................................................................................................ 6.2 Sirkuit Filter Kapasitor Masukan Dua Tegangan Tipikal ................................................... 6.3 Resistansi Seri Efektif Rs .................................................................................................. 6.4 Beban Daya Konstan ....................................................................................................... 6.5 Beban Arus Konstan ........................................................................................................ 6.6 Bentuk Gelombang Kapasitor Perata ............................................................................... 6.7 Arus Masukan, Riak Kapasitor Dan Arus Puncak. ............................................................ 6.8 Arus Masukan Efektif Ie, Dan Faktor Daya....................................................................... 6.9 Memilih Resistansi Pembatas Serbuan Arus Masuk ......................................................... 6.10 Faktor Resistansi RSF....................................................................................................... 6.11 Contoh Rancangan ......................................................................................................... 6.12 Tegangan Keluaran DC Dan Regulasi Untuk Filter Masukan Kapasitor Perata ................. 6.13 Contoh Perhitungan tegangan Keluaran DC Pada Filter Kapasitor Perata ......................... 6.14 Memilih Ukuran Kapasitor Penyimpan Dan/Atau Filter ................................................... 6.15 Memilih Tingkat Fuse Masukan....................................................................................... 6.16 Pengukuran Faktor Daya Dan Efisiensi ............................................................................
49 49 50 50 51 53 53 54 55 56 56 56 57 59 59 62 62
BAB 7
KONTROL ALIRAN ARUS/ TEGANGAN MASUK ................................................................ 7.1 Pengantar........................................................................................................................ 7.2 Resistor Seri .................................................................................................................... 7.3 Pembatas Serbuan Arus Masuk Termistor ........................................................................ 7.4 Sirkuit Pembatas Aktif (Sirkuit Triac) ................................................................................
65 65 65 66 66
BAB 8
METODE STAR UP ................................................................................................................ 8.1 Pengantar........................................................................................................................ 8.2 Disipasi (Pasif) Sirkuit Penyalaan ..................................................................................... 8.3 Transistor (Aktif) Sirkuit Penyalaan .................................................................................. 8.4 Impuls Sirkuit Penyalaan/Mulai. ......................................................................................
69 69 69 70 71
x
BAB 9
Perancangan Power Supply Jenis SwitchMode
MULAI LUNAK DAN MENCEGAH TEGANGAN RENDAH ............................................... 9.1 Pengantar........................................................................................................................ 9.2 Sirkuit Mulai/Penyalaan Lunak ........................................................................................ 9.3 Penghalang Tegangan Rendah ........................................................................................
73 73 74 75
BAB 10 PENCEGAHAN TEGANGAN PAKU AWAL NYALA ............................................................ 10.1 Pengantar........................................................................................................................ 10.2 Sebab-Sebab Tipikal Tegangan Overshoot Memutar Aktif Pada Pemasok-Pemasok Switchmode .................................................................................................................... 10.3 Pencegahan Overshoot. ..................................................................................................
77 77
BAB 11 PROTEKSI TEGANGAN LEBIH.............................................................................................. 11.1 Pengantar ....................................................................................................................... 11.2 Tipe-Tipe Proteksi Tegangan Lebih ................................................................................. 11.3 Tipe 1, Proteksi Tegangan Lebih SCR Perejang ............................................................... 11.4 Unjuk Kerja Perejang ...................................................................................................... 11.5 Pembatasan Sirkuit Perejang Sederhana .......................................................................... 11.6 Tipe 2, Teknik Menjepit Tegangan Lebih ........................................................................ 11.7 Penjepit Tegangan Lebih Dengan SCR Perejang Cadangan ............................................. 11.8 Pemilihan Fuse Untuk Sirkuit Proteksi Tegangan Lebih SCR perejang. ............................ 11.9 Tipe 3. Proteksi Tegangan Lebih Dengan Teknik Pembatas Tegangan. ............................
81 81 81 81 84 85 86 87 89 90
BAB 12 PROTEKSI TEGANGAN KURANG ........................................................................................ 12.1 Pengantar........................................................................................................................ 12.2 Parameter Unjuk Kerja Penekan Tegangan Kurang. ......................................................... 12.3 Prinsip Dasar .................................................................................................................. 12.4 Deskripsi Sirkuit Praktis .................................................................................................. 12.5 Prinsip Operasi (Sirkuit Praktis) ....................................................................................... 12.6 Perilaku Transien ............................................................................................................
93 93 93 95 97 97 98
BAB 13 PROTEKSI BEBAN LEBIH ...................................................................................................... 13.1 Pengantar........................................................................................................................ 13.2 Tipe Proteksi Beban Lebih .............................................................................................. 13.3 Tipe 1, Pembatasan Daya Lebih ...................................................................................... 13.4 Tipe 1. Bentuk A, Pembatasan Daya Lebih Primer .......................................................... 13.5 Tipe 1, Bentuk B, Proteksi Mematikan Daya Lebih Ditunda ............................................ 13.6 Tipe 1, Bentuk C, Pembatasan Arus/Daya Lebih Pulsa Per Pulsa ..................................... 13.7 Tipe, Bentuk D, Pembatasan Daya Konstan..................................................................... 13.8 Tipe 1, Bentuk E. Pembatasan Daya Lebih Lipat Balik (Masuk Kembali) .......................... 13.9 Tipe 2, Pembatasan Arus Konstan Keluaran..................................................................... 13.10 Tipe 3, Proteksi Beban Lebih Dengan Fuse, Pembatasan Arus Atau Alat Trip. ................
99 99 99 99 100 100 101 101 102 102 103
BAB 14 LIPAT BALIK (MASUK KEMBALI) PEMBATAS ARUS KELUARAN ...................................... 14.1 Pengantar........................................................................................................................ 14.2 Prinsip Lipat Balik ........................................................................................................... 14.3 Prinsip Sirkuit Lipat Balik Yang Diterapkan Pada Pemasok Linear ...................................
105 105 105 106
77 78
