Buck Konverter

Bagaimana Cara Membuat dan Mendisain Buck Konverter. 

Gambar di atas adalah rangkaian buck konverter

Buck konverter menghasilkan tegangan output yang lebih kecil dari tegangan masukan. Cara kejanya adalah :

1. Ketika switch closed : dioda bekerja reversed/block sehingga suplai input mengalir ke induktor juga ke beban.
2. Ketika switch opened : dioda bekerja forward/unblock sehingga energi yang disimpan di induktor dapat mengalir ke beban.

Buck Konverter adalah konverter yang bekerja sebagai Step-Down DC(Direct Current) kerjanya adalah menurunkan tegangan DC dengan mengatur besar Dutycycle switching saya tidak akan basa-basi untuk menerangkan buck konverter kita mulai dengan mendisain buck konverter :

1. Menentukan daya output maksimum, tegangan output, dan tegangan input.
2. Menentukan frekuensi switching ini tergantung dari sumber switching.
3. Menentukan dutycycle dengan rumusan Vin/Vout.
4. Menentukan rippel arus maksimum biasanya 30% dari arus beban (disunting dari microchip).
5. Menghitung nilai Induktor, nilai kapasitor output.

Contoh aplikasi dari Buck Konverter untuk charger pada solarcell:

Dengan tegangan solarcell 24Volt dan tegangan pengisian battery 12Volt maka dibutuhkan tegangan pengisian sebesar 10-20% lebih besar yaitu 14Volt, sedangkan disain arus pengisian 2Ampere  sehingga daya beban adalah 28W, R=Vo/Io = 7ohm, dan frekuensi switching adalah 40Khz, rippel arus yang diinginkan 10%, rippel tegangan yang diinginkan 4%, effesiensi yang diinginkan 85%, maka disain induktor, kapasitor dari buck konverter :

Tahap 1 mencari nilai Iout dari efisiensi yang kita targetkan :


 

Tahap ke-2 mencari delta IL :



Tahap ke-3 mencari dutycycle :



Tahap ke-4 mencari delta Vo:




Tahap ke-5 mencari nilai induktansi induktor:

Tahap ke-6 mencari nilai kapasitif kapasitor nilai kapasitor untuk pengaplikasiannya nilainya dapat dibulatkan ke atas:



Tahap ke-7 mencari arus induktor untuk menentukan penampang induktor:




Maka diameter kawat yang memiliki KHA(kemampuan hantar arus) 2.1A adalah

Tahap ke-8 adalah mencari jumlah lilitan dari induktor, terdapat dua jenis besar induktor yang sering digunakan yaitu EI,EE, dan toroid jenis E memiliki perbedaan perhitungan dengan toroid dengan Bmax(adalah flux maximum/batas saturasi) jika ferrit tidak diketahui Bmax maka digunakan 0.3-0.35, untuk Ac (core cross sectional area/luas inti ferit) kalau menggunakan ferrit tipe FPQ-32/30 yang bisa di dapat di digi-ware memiliki Ac=1.42 cm2:

Sehingga didapat jumlah lilitannya adalah 13 lilitan kemudian untuk menyelaraskan nilainya dapat diukur menggunakan LCRmeter, nilai kapasitornya 3.15uF~5uF.

Komponen-komponen pendukung lainnya adalah :

1. Diode fastrecovery (dapat dibeli di toko elektronika).
2. Rangkaian penyulutan dapat menggunakan microcontrol, atau menggunakan rangkaian analog. 
3. Komponen switch dapat menggunakan mosfet irfp460.
4. kemudian karena ID=2A maka rating diode output 2A keatas.

Gambar diatas adalah gambar rangkaian pembangkit pulsa penyulutan yang dutycycle dan frekuensi dapat diatur oleh R1, R15

Note: Rippel dapat dikurangi dengan cara

1. Menambah frekuensi switching.
2. Menambah ukuran nilai induktor.
3. Menambah ukuran nilai kapasitor.

Daftar Pustaka:

• Power Electronic Handbook, Muhammad H Rashid.
• Power Electronics and Drives (Version 3-2003) Dr. Zainal Salam, UTM-JB.
• Buku Tugas Akhir kawan-kawan Politeknik Elektronika Negri Surabaya.
• Application note fairchild semiconductor.
• http://ngerumpilistrik.blogspot.com/2012/05/membuat-dan-mendisain-rangkaian-chopper.html