paling besar harus ditempatkan sedekat mungkin dengan lilitan primer untuk mendapatkan
coupling
terbaik dan memperkecil induktansi bocor. Cara yang paling umum dan efektif untuk mengurangi induktasi bocor adalah
sandwich widing
.
Gambar 2.22.
Sandwich winding
[14].
Gambar 2.23. Arah lilitan trafo [14]. Lilitan sekunder yang hanya terdiri dari sedikit putaran, sebaiknya diberi jarak pada saat
pelilitan bukan berkumpul untuk memaksimalkan
coupling
dengan lilitan primer. Menggunakan beberapa kawat merupakan teknik tambahan untuk meningkatkan faktor
pengisian dan
coupling
untuk lilitan dengan jumlah yang sedikit.
Gambar 2.24. Lilitan dengan 3 kawat [14]. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2.10. Sensor Arus ACS712
ACS712 merupakan sensor arus yang menggunakan prinsip
hall-effect
. Salah satu kelebihan sensor ini adalah, tegangan keluarannya selalu proposional terhadap arus AC dan
DC. ACS712 memungkinkan digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan isolasi tanpa membutuhkan
opto-isolator
atau teknik isolasi mahal lainnya [15]. ACS712 memiliki delapan pin dengan tipe kemasan SO
IC
. Berikut merupakan deskripsi tiap pin dan
typical circuit application
ACS712 :
Gambar 2.25.
Typical circuit application
ACS712 [15]. Tabel 2.7. Deskripsi pin ACS712 [15].
Karakterisitik tegangan keluaran ACS712 dengan arus puncak sebesar 5 A, memiliki eror keluaran sebesar 1,5 . Untuk mengurangi eror tersebut biasanya ditambahkan filter
kapasitor di pin 6.
Gambar 2.26. Karakteristik tegangan
output
[15]. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2.11. Mosfet [16]
Mosfet merupakan salah satu komponen yang dapat digunakan untuk pensaklaran. Kemampuan pensaklaran diinginkan untuk mendekati ideal, namun pada praktiknya setiap
komponen pensaklaran memiliki batas – batas, seperti kemampuan penanganan daya,
kecepatan pensaklaran, hambatan saat
on-state
dan
off-state
. Kemampuan yang terbatas tersebut menyebabkan terdapat energi yang terbuang saat pergantian kondisi on off. Berikut
merupakan karakteristik ids dan Vds mosfet :
Gambar 2.27. Karakteristik Ids dan Vds [16].
2.11.1.Struktur Mosfet
Mosfet menggunakan struktur vertical untuk meningkatkan
rating power
. Dalam struktur vertical kaki
source
dan
drain
berada disisi berlawanan dari
silicon wafer.
Nilai Rds on dapat bervariasi antara puluhan miliohms. Besarnya Rds on sangat penting karena
mempengaruhi total besar daya yang terbuang. Mosfet memiliki daya yang kecil dibandingkan dengan
BJT
dan memiliki kemampuan pensaklaran yang relative cepat.
Internal body diode
: Mosfet memiliki diode internal atau yang biasa disebut
body diode
yang menghubungkan kaki
source
dengan
drain
[16].
Internal capacitor
: Terdapat tiga kapasitor internal yaitu Cds, Cgs, Cgd [16].
2.11.2.Karakteristik Pensaklaran Mosfet [16]
Mosfet dapat bekerja pada frekuensi tinggi, namun memiliki dua keterbatasan yaitu tingginya
capasitansi input
pada kaki
gate
, dan terdapat waktu penundaan. Tanggapan respon frekuensi mosfet dipengaruhi oleh pengisian dan pelepasan dari kapasitor masukan.
Pada saat pensaklaran mosfet akan terdapat daya yang terbuang, dibutuhkan rangkaian PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
totempole
dan
optocoupler
untuk mengendalikan pensaklaran karena mikrokontroler tidak bisa mengendalikan secara langsung.
Gambar 2.28. Rangkaian
driver
mosfet [16]. Untuk merancang rangkaian driver mosfet bisa menggunakan transistor 2N2222A
hfe
100- 300 [21] dan 2N2907A. Dapat ditambahkan rangkaian transistor sebagai saklar setelah
rangkaian
optocoupler
. Untuk menghitung resistor
pull-up
menggunakan persamaan 2.34.
2.12.
Optocoupler
4n35
Optocoupler
biasa digunakan untuk merancang rangkaian
isolated
yang dipisahkan menggunakan cahaya
.
Optocoupler 4n35 memiliki satu kanal keluaran.
Gambar 2.29. Karakteristik Ic dan If 4n35 [17].
ℎ = �
� .
� = � − �
� .
Gambar 2.29 menunjukan karakteristik perbandingan Ic dan If, dari keterangan tersebut digunakan untuk merancang keluaran
optocoupler
. Nilai If digunakan untuk merancang besarnya resistor yang membatasi arus pada LED. Nilai Ic digunakan untuk
merancang Rc atau Re pada transistor.
Gambar 2.30. Rangakaian
optocoupler
[17]. Mengacu pada gambar 2.30, untuk menghitung nilai tegangan output dapat menggunakan
persamaan berikut :
2.13. Regulator 7805
Pengatur tegangan berfungsi untuk menyediakan tegangan keluaran dc tetap, yang tidak dipengaruhi oleh perubahan tegangan masukan. 7805 merupakan salah satu tipe
regulator tetap yang memiliki tiga terminal yaitu Vin,
ground
, dan Vout. 7805 memiliki tegangan minimum masukan sebesar 7,3 V dan maksimal 20 V, keluaran 7805 secara teori
sebesar 5 V namun
typical
aplikasinya sebesar 4,85 V [18]. Dalam aplikasinya rangkaian 7805 terdapat kapasitor
input
dan
output
yang bertujuan untuk menghilangkan tegangan
ripple
, agar keluaran lebih stabil.
Gambar 2.31. Rangkaian regulator 7805 [19].
� =
�� − � �
. 8 � = � ∗ � .
Untuk menurunkan tegangan input 7805 diperlukan rangkaian eksternal menggunakan transistor dan diode zener. Besarnya arus zener dapat dihitung menggunakan persamaan 2.38
dan 2.39. BD139 bisa diguanakan sebagai transistor dengan Ic maksimal 1,4 A dan
hfe
40 - 240 [20].
Gambar 2.32. Rangkaian regulator [20].
� = �� − ��
� .
�� = � − � .
29
BAB III RANCANGAN PENELITIAN
3.1. Model Sistem
Prinsip kerja dari
charger
3 sel baterai Li-Po menggunakan
flyback
konverter sebagai berikut. Kontrol
charger
menggunakan metode
balancing charger
yang dikontrol dengan
Pulse Width Modulation
PWM oleh mikrokontroler atmega 328. Sehingga
charger
dapat mengkontrol pengisian tiap sel baterai.
Charger
juga dilengkapi dengan tampilan LCD 16x2 yang menampilkan kondisi baterai seperti tegangan tiap sel, dan tegangan baterai.
Supply charger
menggunakan
flyback
konverter, dengan
input
220 Vac.
Flyback
konverter merupakan salah satu dari DC-DC converter yang menggunakan metode
swithcing
, dan
output
dapat lebih dari satu.
Flyback
konverter yang dibuat dirancang
isolated
, yaitu antara tegangan tinggi dan rendah tidak terhubung secara langsung, dan dipisahkan oleh trafo.
Terdapat dua bagian penting dalam pemodelan sistem ini, yaitu konverter
flyback
sebagai
supply
dan kontrol
charger
menggunakan atmega 328. Berikut ini adalah gambar diagram blok dari pemodelan sistem.
Gambar 3.1. Diagram blok sistem. Dalam perancangan alat ini akan dibuat model seperti gambar 3.2, dengan
output
berada di sebelah kiri, dan
input
di sebelah kanan. Untuk bagian tampilannya menggunakan LCD 16x2, dilengkapi dengan tiga tombol.
Gambar 3.2. Rancangan 3 D bentuk alat.
3.2. Perancangan Perangkat Keras
Dalam perancangan
charger
ini, dibutuhkan beberapa perangkat keras yaitu sebagai berikut:
1. Konverter
flyback
menggunakan UC3845. 2.
TL431 sebagai umpan balik
flyback
. 3.
Mikrokontroler atmega 328 sebagai pemproses data dan kontrol
charging
. 4.
Sensor arus ACS712 dan sensor tegangan. 5.
Driver
mosfet dan
optocoupler
.
3.2.1. Perancangan
Flyback
Konverter
Untuk merancang
flyback
konverter, terdapat beberapa langkah perancangan sebagai berikut :
1. Menentukan spesifikasi sistem.
2. Menentukan besarnya
range input
tegangan DC. 3.
Menentukan besarnya maksimum
dutycycle.
4. Menentukan besarnya induktansi primer trafo.
5. Menentukan rancangan UC3845.
6. Menentukan besarnya lilitan sekunder, untuk tiap
output
. 7.
Menentukan diode penyearah, untuk setiap
output
. 8.
Menentukan kapasitor
output
, dan LC filter
post filter
. 9.
Mendesain rangkaian RCD
snubber
. 10.
Mendesain umpan balik pada UC3845. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
