Power Supply Jenis Switch Mode; Perancangan Tingkat Lanjut, 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: 978-602-262-292-5 Cetakan ke I, tahun 2014
KATA PENGANTAR
Penulisan bersyukur dapat menyelesaikan penulisan buku ini ditengah-tengah kesibukan kerja, bahan yang disajikan buku ini menekankan sisi penerapan perancangan jenis power supply yang paling banyak dipergunakan dalam peralatan elektronik keperluan sehari-hari yaitu jenis switchmode. Sehingga isi buku ini akan dapat melengkapi buku karangan penulis yang telah terbit yang menekankan sisi teoritis dan persyaratan yang dibutuhkan. Dengan demikian diharapkan buku ini dapat 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 penulis 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, Ibu M. Dwi Kristiani, dan Ibu RajaniTjandra yang berperan besar dan merubah perjalanan hidup penulis.
”Dalam kegalauan hati, Tuhan melintasi lubuk hati terdalam yang merana, dalam keputus-asaan, Tuhan menebar seberkas cahaya menerangi jiwa yang kosong. Keesaan itu seperti sebuah bayangan dibalik badan, hanya dalam hati terdalam dapat merasakan kehadiranNYA”
vi
Power Supply Jenis Switch Mode; Perancangan Tingkat Lanjut
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
v
DAFTAR ISI
vii
PENDAHULUAN
xiii
BAB 1
INDUKTOR DAN CHOKE DALAM PEMASOK SWITCHMODE 1.1 1.2 1.3 1.6 1.7 1.8 1.9
Pengantar Induktor Sederhana Induktor Filter Jala Mode Bersama Induktor Filter Masukan Jala Mode Seri Choke (induktor dengan bias DC) Contoh Perancangan Choke Inti E Ferit Bercelah (menggunakan metode empiris) Contoh Perancangan Choke untuk Konverter Dorong dan Lonjakan Tinggi (dengan metode grafik perkalian luas dan dengan perhitungan) 1.10 Contoh Perancangan Choke untuk Regulator Buck (menggunakan inti ferit dan metode perancangan grafik AP) 1.11 Choke Batang Ferit dan Serbuk Besi BAB 2
1 1 2 2 8 9 12 13 16 23
CHOKE ARUS TINGGI MENGGUNAKAN INTI SERBUK BESI
25
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
25 26 27 27
2.6
Pengantar Choke Penyimpan Energi Permeabilitas Inti Inti E Serbuk Besi Bercelah Penggunaan Metode Untuk Perancangan Choke Inti E Serbuk Besi (metode perkalian luas grafik) Contoh Perancangan Choke Inti E Serbuk Besi (menggunakan metode perkalian luas grafik)
28 30
viii
BAB 3
BAB 4
BAB 5
Power Supply Jenis Switch Mode; Perancangan Tingkat Lanjut
PERANCANGAN CHOKE MENGGUNAKAN INTI TOROID SERBUK BESI
37
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10
37 38 38 41 41 43 45 46 46 47
Pengantar Pendekatan Perancangan Yang Disukai (Toroid) Choke Berayun Opsi Kumpuran Contoh Perancangan (Opsi A) Contoh Perancangan (opsi B) Contoh Perancangan (Opsi C) Rugi Inti Total Disipasi Dan Kenaikan Suhu Perancangan Choke (toroid) Linear
PERANCANGAN TRANSFORMER SWITCHMODE (PRINSIP UMUM)
49
4.1 Pengantar 4.2 Ukuran Transformer (pertimbangan umum) 4.3 Efisiensi Optimal 4.4 Ukuran Inti Optimal Dan Ayunan Kerapatan Fluks 4.5 Menghitung Ukuran Inti Dalam Suku Perkalian Luas 4.6 Faktor Luasan Primer Kp 4.7 Faktor Pengepakan Kumparan 4.8 Faktor Arus RMS KT 4.9 Efek Frekuensi Terhadap Ukuran Transformer 4.10 Ayunan Kerapan Fluks ÄB 4.11 Dampak Spesifikasi Lembaga terhadap Ukuran Transformer 4.12. Perhitungan Lilitan Primer 4.13 Perghitungan Lilitan Sekunder 4.14 Setengah Lilitan 4.15 Ukuran Kawat 4.16 Efek Kulit Dan Ketebalan Kawat Optimal 4.17 Topologi Kumparan 4.18 Kenaikan Suhu 4.19 Efisiensi 4.20 Perancangan Kenaikan Suhu Lebih Tinggi 4.22 Tabir RFI Dan Tabir Keamanan 4.23 Teknik Transformer Separoh Lilitan
49 49 50 51 54 55 55 55 56 56 58 58 60 61 61 62 65 69 71 72 73 74
CONTOH PERANCANGAN TRANSFORMER 150W OPTIMAL MENGGUNAKAN NOMOGRAM
79
5.1 5.2 5.3
79 79 80
Pengantar Ukuran Inti Dan Ayunan Kerapatan Fluks Optimal Parameter Inti Dan Gelendong
Daftar Isi
BAB 6
ix
5.4 Menghitung Lilitan Primer 5.5 Menghitung Ukuran Kawat Primer 5.6 Efek Kulit Primer 5.7 Lilitan Sekunder 5.8 Ukuran Kawat Sekunder 5.9 Efek Kulit Sekunder 5.10 Catatan Perancangan 5.11 Konfirmasi Perancangan 5.12 Kerugian Tembaga Primer 5.13 Kerugian Tembaga Sekunder 5.14. Kerugian Inti 5.15. Kenaikan Suhu 5.16. Efisiensi
80 80 81 81 81 82 82 82 82 83 83 84 84
KEJENUHAN TANGGA TRANSFORMER
85
6.1 6.2 6.3.
85 86
6.4.
Pengantar Metode Reduksi Efek Kejenuhan Tangga Memaksa Keseimbangan Fluks Pada Konvetter Dorong-Tarik Rasio Tugas Terkontrol Problem Kejenuhan tangga Pada sistem Kontrol Mode Arus
86 89
BAB 7
MENGGANDA FLUKS
91
BAB 8
KESTABILAN DAN KOMPENSASI LINGKAR KONTROL PADA SMPS
93
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8
93 93 94 96 96 96 98
8.9 8.10 8.11 8.12 8.13 BAB 9
Pengantar Beberapa Sebab ketidak-stabilan Pemasok Switchmode Metode Mengstabilkan Lingkaran Metode Uji Kestabilan Prosedur Uji Analisis Pengujian Transien Plot Bode Prosedur Pengukuran Untuk Plot Bode Pada Sistem Pemasok Daya Lingkar Tertutup Peralatan Uji Untuk Pengukuran Plot Bode Teknik Uji Prosedur Pengukuran Untuk Plot Bode Sistem Pemasok Daya Lingkar Terbuka Menentukan Karakteristik Kompensasi Optimal dengan Metode Perbedaan Bebarapa Sebab Ketidak-stabilan Bandel
98 100 101 102 103 104
SETENGAH KANAN BIDANG NOL
107
9.1 9.2 9.3
107 107 108
Pengantar Penjelasan Dinamik Setengah Kanan Bidang Nol Setengah Kanan Bidang Nol- Penjelasan Disederhanakan
x
BAB 10
BAB 11
BAB 12
BAB 13
BAB 14
Power Supply Jenis Switch Mode; Perancangan Tingkat Lanjut
KONTROL MODE ARUS
113
10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9
Pengantar Prinsip Kontrol Mode Arus Pengubahan Kontrol Mode Arus Ke Kontrol Tegangan Unjuk Kerja Transfer Energi Lengkap Konverter Flyback Terkontrol Mode Arus Keuntungan Kontrol Mode Arus Pada Topologi Konverter Arus Induktor Kontinu Kompensasi Slop Kelebihan Kontrol Mode Arus Pada Regulator Buck Mode Arus Induktor Kontinu Kekurangan Intrinsik Kontrol Mode Arus Kesimbangan Fluks Pada Topologi Dorong-Tarik Bila Menggunakan Kontrol Mode Arus 10.10 Asimetis Disebabkan Oleh Pengisian Tidak Seimbang Konverter Setengah Jembatan Terkontrol Mode Arus dan Topologi Lain Menggunakan Kapasitor Penghalang DC 10.11 Ringkasan
113 113 116 116 117 120 121 124
KOPEL-OPTIK
131
11.1 Pengantar 11.2 Sirkuit Antar Muka Kopel Optik 11.3 Kestabilan Dan Sensitivitas Derau
131 132 134
TINGKAT ARUS RIAK UNTUK KAPASITOR ELEKTROLIT
137
12.1 Pengantar 12.2 Menentukan Tingkat Arus Riak RMS Kapasitor Dari Data Diterbitkan 12.4 Prosedur Uji Yang Direkomendasi
137 139 140
ARUS PARALEL TIDAK INDUKTIF
143
13.1 13.2 13.3 13.4 13.5
143 143 143 144 145
Pengantar Arus Paralel Rasio Resistansi/Induktansi Sebuah Paralel Sederhana Kesalahan Pengukuran Konstruksi Paralel Arus Induktansi Rendah
126
127 128
KEJENUHAN TANGGA TRANSFORMER
147
14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 14.9
147 148 148 150 151 154 155 157 162
Pengantar Tipe Transformer Arus Ukuran Inti Dan Arus Magnitisasi (semua tipe) Prosedur Perancangan Transformer Arus Contoh Perancangan Transformer Arus Searah Tipe 2, Aplikasi Transformer Arus (untuk semua rus ac) Dorong-Tarik Tipe 3, Transformer Arus Tipe Flyback Tipe 4, Transformer Arus DC (DCCT) Menggunakan Transformer Arus Pada Konverter Flyback
