RANCANG BANGUN INTERLEAVED BOOST CONVERTER BERBASIS ARDUINO

ABSTRAK

RANCANG BANGUN INTERLEAVED BOOST CONVERTER BERBASIS
ARDUINO
Oleh

Melzi Ambar Mazta

Hingga saat ini, teknologi konverter elektronika daya telah banyak digunakan
pada kehidupan sehari-hari. Salah satunya yaitu DC-DC Konverter merupakan
komponen penting dalam elektronika daya yang berfungsi untuk
mengkonversikan daya listrik searah dari suatu bentuk menjadi bentuk daya listrik
searah lainnya. Contoh pengaplikasiannya, dc-dc konverter ini digunakan pada
sumber energi terbarukan, seperti fuel cell dan solar cell. Dalam aplikasi sumber
energi terbarukan, fuel cell dan solar cell menghasilkan tegangan keluaran yang
rendah dan ini membutuhkan alat untuk menaikan tegangan. Alat yang umum
digunakan sekarang ini adalah dc–dc boost converter.
Pada dc-dc boost converter, arus masukan dan tegangan keluaran masih
menghasilkan ripple yang cukup besar. Ripple tersebut merupakan masalah yang
dapat mengurangi kehandalan dari konverter itu sendiri. Sehingga diperlukan
metode perbaikan untuk mengurangi ripple pada boost converter. Pada penelitian

ini metode yang ditawarkan adalah menggunakan teknik interleaved pada boost
converter.
Dari hasil analisa pengujian simulasi dan perangkat keras interleaved boost
converter, dengan menggunakan teknik interleaved pada boost converter terbukti
dapat mengurangi ripple pada arus masukan dan tegangan keluaran secara
signifikan. Pengurangan ripple yang paling signifikan terjadi saat pemberian duty
cycle sebesar 50% yaitu terjadi penurunan sebesar 98% untuk ripple arus masukan
dan 86,9% untuk ripple tegangan keluaran.
Kata kunci : Interleaved Boost Converter, DC-DC Boost Converter, Ripple.

ABSTRACT

DEVELOPMENT OF INTERLEAVED BOOST CONVERTER BASED ON
ARDUINO
by

Melzi Ambar Mazta

Until now, the power electronics converter technology has been widely used in
daily life. One of them is a DC-DC Converter that use as an important component

in the power electronics. It serves to convert DC electrical power from one form
into another form of DC electrical power. Examples of its application, DC-DC
Converters used in renewable energy sources, such as fuel cell and solar cell. In
the application of renewable energy sources, fuel cell and solar cell produce a
low output voltage and they require a device to raise the voltage. A common
device used today is a DC-DC Boost Converter.
In the DC-DC Boost Converter, the input current and the output voltage still
produce large enough ripple. Ripple is a problem that can reduce the reliability of
the converter itself. So, we need an improved method for reducing ripple on the
boost converter. The method that is offered in this thesis is to use interleaved
boost converter technique.
Based on the analysis of simulation and hardware testing interleaved boost
converter, using the techniques of the interleaved boost converter is proven can
reduce the ripple on the input current and the output voltage significantly. The
most significant ripple reduction occurs when granting duty cycle of 50% which is
a reduce of 98% for the input current ripple and 86.9% for the output voltage
ripple
Keywords: Interleaved Boost Converter, DC-DC Boost Converter, Ripple.

RANCANG BANGUN INTERLEAVED BOOST CONVERTER

BERBASIS ARDUINO

Oleh:

Melzi Ambar Mazta

Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015

]udut Skripsi

:RANCANG BANGI,JN INTERIEA WD BOOST

:,

,.ft&i

Nama Mahasiswa

JW,

Nomor Pokok Mahasiswa :1,015031075 ;,,,

Ilqu

'

. ''

:

l

' ...:,,.',

'I:

TeknikElektro

::

: 6t.t
ICKTUK

MENYEflTUt
,i;,1:1:,.,,.11..

,

1.''Komigi P.iirnUimUing

Dr, 4,hfnad Saudi $amqsi& S.T-, M.T.
truP. i92ro1151998031 005,, :,
: ,:
:

2. Ketua

Ir. Abdul Haris, M.T.
NIP. 1%30801 199603 1 001

|urusan Teknik Elektro

Agua, Trisanto, .S.T., :]1,1.1'; PIiD.
NIP., 196&809 1999S3'1'001

i:i :::

:'::.t.l:, i:'-..:,:.:: | ;:..:'.:':'
. ! :.1:

MpNGES

: r i..: : l :,

i...

,]
.-

Irm renguJr

i I'r: :

': r-.

I

-.

.

ij

.-'t,,a:,
,:..:

.

r,

:;ii:l

,.:; ,

:1,.,,n

Fakiltas,Tekffii

Srjihanio,,*I., SCl Pt;D;

( iaez,gtii {e8?o!r

todio$,.,
- :.i
.-: r,.l

::t,'.:

i:::::,.r

..

,:'";...,:.t.:t,

'"'l

latgg4;Lulus tlian Skripii; lf0kiober 20f5

STIRAT PERI\IYATAAIY

Dengan

ini saya

menyatakan bahwa dalam skripsi

ini tidak terdapat karya yang

pernah dilakukan oleh orang lain dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak
terdapat karya atau pendapatyang ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali

tertulis diacu dalam naskah ini sebagaimana yang disebutkan di dalam daftar
pustaka. Selain

itu saya menyatakan pula bahwa skripsi ini dibuat oleh

saya

sendiri.

Apabila pemyataan saya tidak benar maka saya bersedia dikenai sangsi sesuai
dengan hukum yang berlaku.

Bandar Lampung,l6 Oktober 2015

Melzi Ambar iil'{azta

NPM

1015031075

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bandar Lampung, pada tanggal 16
Oktober 1992, Penulis merupakan anak ke dua dari tiga
bersaudara dari pasangan Bapak Ir. Mazir Philiang dan Ibu
Dra. Sugih Agusta M.M. yang diberi nama Melzi Ambar
Mazta
Pendidikan Sekolah Dasar (SD) di SD N 2 Labuhan Ratu Bandar Lampung
diselesaikan pada tahun 2004, dan Sekolah Lanjut Tingkat Pertama (SLTP) di
SLTP N 25 Bandar Lampung pada tahun 2007, dan Sekolah Menengah Atas
(SMA) di SMA AL–AZHAR 3 Bandar Lampung pada tahun 2010.
Tahun 2010, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas
Teknik Universitas Lampung melalui jalur UML. Selama menjadi mahasiswa
pernah mengikuti organisasi HIMATRO (Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro).
menjadi Anggota Divisi Pendidikan Pada Tahun 2011 dan Anggota Divisi
Pengkaderan Pada tahun 2012, penulis menjadi assisten Laboraturium Konversi
Energi Elektrik jurusan Teknik Elektro. Penulis juga pernah melaksanakan Kerja
Praktek (KP) di PT. Krakatau Steel (KS) Cilegon, Banten pada tahun 2013.

Aku persembahkan cinta dan sayangku kepada
Orang tua ku, kakaku dan adik ku yang telah menjadi
motivasi dan inspirasi dan tiada henti memberikan
dukungan

do'anya

buat

aku. “Tanpa

keluarga,

manusia, sendiri di dunia, gemetar dalam dingin.”

Terimakasihku juga ku persembahkan kepada para
sahabatku yang senantiasa menjadi penyemangat
dan menemani disetiap hariku. “Sahabat merupakan
salah satu sumber kebahagiaan dikala kita merasa
tidak bahagia.”

Moto
Seberat Apapun Beban Masalah Yang Kamu Hadapu
Saat Ini, Percayalah Bahwa Semua Itu Tidak Pernah
Melebihi Batas Kemampuanmu
Bijak Bukan Berarti Tak Pernah Salah. Kaya Bukan
Berarti Tak Pernah Susah. Sukses Bukan Berarti Tak
Pernah Lelah.
Ketika Hal Buruk Menimpamu, Jangan Mengeluh.
Tuhan Pasti Mempunyai Tujuan. Jalani Dengan
Tabah, dan Jadilah Pribadi Yang Kuat.
Bersabar, Berusaha, dan Bersyukur
#Bersabar Dalam Berusaha
#Berusaha Dengan Tekun dan Pantang Menyerah
#dan Bersyukur Atas Apa Yang Telah Diperoleh

SANWACANA

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah S.W.T yang telah memberikan rahmat
dan berkat-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi dengan judul
“Rancang Bangun Interleved Boost Converter Berbasis Arduino”. Ini adalah salah
satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung.
Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, baik
dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini sangatlah sulit bagi
penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Untuk itu penulis mengucapkan terima
kasih kepada :
1.

Bapak Prof. Drs. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Lampung.

2.

Bapak Agus Trisanto, Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas
Lampung.

3.

Ibu Herlinawati, S.T., M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro
Universitas Lampung.

4.

Bapak Dr. Ahmad Saudi Samosir, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing
Utama atas kesediaan, arahan, saran, serta dorongan semangat dalam proses
penyelesaian skripsi ini.

xi

5.

Bapak Ir. Abdul Haris, M.T. selaku Dosen Pembimbing Pendamping dan
Pembimbing Akademik atas kesediaan, arahan, saran, serta dorongan
semangat dalam proses penyelesaian skripsi ini.

6.

Bapak Ir. Noer Soedjarwanto, M.T. selaku Dosen Penguji yang telah
berkenan memberikan masukan, kritik, dan saran dalam penyelesaian skripsi
ini.

7.

Mbak Dian Rustiningsih (Ning) dan Mas Daryono atas bantuannya dalam
mengurus masalah administrasi selama penulis menjadi mahasiswa.

8.

Bapak dan ibu dosen yang telah memberikan ilmu dan wawasan selama
penulis menimba ilmu di Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung;

9.

Bapak, Ibu, Kakak dan Adik terima kasih atas doa dan dukungan moril
kepada saya untuk menyelesaikan skripsi ini.

10. Nuril Ilmi Tohir, Maulana Anwari, dan Nanang Hadi Sodikin sahabat
seperjuangan dalam tugas akhir ini yang selalu memberikan motivasi serta
semangat yang luar biasa.
11. Sahabat, saudara, dan kawan seperjuangan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro
’10: Jaya, Anwar, Derry, Reza, Joelisca, Budi, Ipin, Danny, Muthe, Kiki,
Devy, Novia, Dian, Viktor, Neas, Jefri, Renold, Allen, Haki, Andri, Jerry,
Bang Ogex, Ucup Tamtomi, Bagus, Bang Sofyan, Agus, Saipul, Fendi, Sandi,
Robi, Imam, Billy, Mahendra, Bagus, Radi, Irvika, Rendi, Harry, Ayu,
Khoirul, Aji, Seto, Ab, Agung, Afrijal, Lukman yang tidak bisa disebutkan
namanya satu-persatu atas kebersamaan, persaudaraan, motivasi, dukungan,
serta kisah yang takkan terlupa sepanjang hidup penulis.

xii

12. Terima kasih juga untuk “Mustika Intan Sari” yang selalu memberikan
motivasi, dukungan dan selalu menemani selama dalam menyelesaikan kuliah
ini.
13. Seluruh civitas Jurusan Teknik Elektro.
Setiap karya yang dibuat oleh manusia, tidak lepas dari kesalahan. Begitupun,
dengan tugas akhir ini. Saya menyadari masih banyak kekurangan, dengan segala
kerendahan hati saya memohon maaf.

Bandar Lampung, 16 Oktober 2015
Penulis

Melzi Ambar Mazta

DAFTAR ISI

Halaman
ABSTRAK ......................................................................................................

i

LEMBAR JUDUL ...........................................................................................

iii

LEMBAR PERSETUJUAN.............................................................................

iv

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................

v

LEMBAR PERNYATAAN .............................................................................

vi

RIWAYAT HIDUP ..........................................................................................

vii

PERSEMBAHAN ............................................................................................

viii

MOTO ..............................................................................................................

ix

SANWACANA ................................................................................................

x

DAFTAR ISI ....................................................................................................

xiii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................

xvi

DAFTAR TABEL ............................................................................................

xviii

I. PENDAHULUAN
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.

Latar Belakang ....................................................................................
Tujuan Penelitian ................................................................................
Manfaat Penelitian ..............................................................................
Rumusan Masalah ...............................................................................
Batasan Masalah .................................................................................
Hipotesis .............................................................................................
Sistematika Penulisan .........................................................................

1
3
3
4
4
4
5

II. TINJUAN PUSTAKA
2.1 Konverter Elektronika Daya ................................................................
2.2 Boost Converter ..................................................................................
2.2.1 Prinsip Kerja Boost Converter ..................................................

6
7
8

xiv

2.3
2.4

2.5
2.6

2.2.2 Analisa Rangkaian Boost Converter .........................................
Interleaved Converter .........................................................................
Interleaved Boost Converter ...............................................................
2.4.1 Topologi Interleaved Boost Converter .....................................
2.4.2 Analisa Rangkaian ....................................................................
Pulse width Modulation ( PWM ) ......................................................
2.5.1 Mikrokontroler Arduino Mega 2560 .........................................
Rangkaian Pemicu Gate Mosfet (Gate Driver) ..................................

9
12
13
15
16
18
20
22

III. METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................
3.2 Alat dan Bahan ..................................................................................
3.3 Metode ...............................................................................................
3.3.1 Studi Literatur ...........................................................................
3.3.2 Pemodelan dan Simulasi ...........................................................
3.3.2.1 Pemodelan dan Simulasi Boost Converter ....................
3.3.2.2 Pemodelan dan Simulasi Interleaved Boost Converter .
3.3.3 Pengujian Model dan Simulasi .................................................
3.3.3.1 Pengujian Model Boost Converter ................................
3.3.3.2 Pengujian Model Interleaved Boost Converter .............
3.3.4 Perancangan Perangkat Keras ...................................................
3.3.4.1 Perancangan Rangkaian Interleaved Boost Converter ..
3.3.4.2 Perancangan Rangkaian Gate Driver ............................
3.3.4.3 Perancangan Rangkaian Kontrol PWM .........................
3.3.4.4 Implementasi Rancangan Rangkaian Secara Keseluruhan
3.3.5 Realisasi Perangkat Keras ........................................................
3.3.6 Pengujian Perangkat Keras ........................................................
3.3.6.1 Pengujian Rangkaian Kontrol PWM .............................
3.3.6.2 Pengujian Rangkaian Gate Driver .................................
3.3.6.3 Pengujian Rangkaian Interleaved Boost Converter.......
3.4 Diagram Alir Tugas Akhir .................................................................

24
24
26
26
26
27
29
30
31
31
32
32
34
35
36
37
37
37
38
38
40

IV. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian Model dan Simulasi Boost Converter dan Interleaved
Boost Converter ..................................................................................
41
4.1.1 Hasil Pengujian Model dan Simulasi Boost Converter .............
41
4.1.2 Hasil Pengujian Model dan Simulasi Interleaved Boost Converter 49
4.2 Hasil Pengujian Perangkat Keras .......................................................
59
4.2.1 Hasil Pengujian Rangkaian Kontrol PWM (Pulse Width
Modulation) ...............................................................................
59
4.2.2 Hasil Pengujian Gate Driver ....................................................
62
4.2.3 Hasil Pengujian Perangkat Keras Interleaved Boost Converter
65
4.2.3.1 Hasil Pengujian Boost Converter ..................................
68
4.2.3.2 Hasil Pengujian Interleaved Boost Converter ...............
76
4.3 Perbandingan Hasil Pengujian Perangkat Keras Dengan Hasil Pengujian
Simulasi ..............................................................................................

86

xv

V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .........................................................................................
5.2 Saran ...................................................................................................

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

91
92

DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

2.1

Boost Converter ...................................................................................

7

2.2

Prinsip Kerja Boost Converter .............................................................

8

2.3

Saklar ON .............................................................................................

9

2.4

Arus dan Tegangan Induktor ................................................................

10

2.5

Saklar OFF ..........................................................................................

10

2.6

Arus dan Tegangan Induktor ................................................................

11

2.7

Rangkaian Interleaved Boost Converter ..............................................

14

2.8

Gelombang Arus Masukan dan Induktor Terhadap Sinyal Pensaklaran
Dengan Perbedaan Fasa 1800 ...............................................................

14

2.9

Topologi Interleaved Boost Converter.................................................

16

2.10

Gelombang Ideal Untuk Arus Induktor L1 dan L2 .............................

16

2.11

Pulse width Modulation ......................................................................

18

2.12

Arduino Mega 2560 ............................................................................

21

2.13

Konfigurasi pin IC HCPL 3120 ...........................................................

22

2.14

Sistem minimum IC HCPL 3120 .........................................................

23

3.1

Model Boost Converter .......................................................................

27

3.2

Model Interleaved Boost Converter ....................................................

30

3.3

Blok Diagram Perancangan Perangkat Keras ......................................

32

3.4

Rancangan Rangkaian Interleaved Boost Converter ...........................

33

3.5

Rancangan Rangkaian Gate Driver .....................................................

34

3.6

Rancangan Rangkaian Kontrol PWM ..................................................

35

3.7

Rangkaian Interleaved Boost Converter Secara Keseluruhan ............

36

xvii

3.8

Diagram Alir Tugas Akhir ...................................................................

4.1

Perbandingan Kurva D-Vo Saat Masukan Duty Cycle Divariasikan Pada
Simulasi dan Teori Boost Converter ...................................................

4.2

49

Perbandingan Kurva D-Vo Simulasi Interleaved Saat Masukan Duty Cycle
Divariasikan Terhadap Simulasi dan Teori Boost Converter ..............

4.7

48

Kurva D-ΔVo Saat Masukan Duty Cycle Divariasikan Pada Model dan
Simulasi Boost Converter ....................................................................

4.6

46

Gelombang Tegangan Keluaran Saat Pemberian Duty Cycle Sebesar 10 %
Sampai Dengan 70 % Pada Model dan Simulasi Boost Converter .....

4.5

46

Kurva D-ΔIin Saat Masukan Duty Cycle Divariasikan Pada Model dan
Simulasi Boost Converter ....................................................................

4.4

43

Gelombang Arus Masukan Saat Pemberian Duty Cycle Sebesar 10 %
Sampai Dengan 70 % Pada Model dan Simulasi Boost Converter .....

4.3

40

51

Gelombang Arus Masukan Saat Pemberian Duty Cycle sebesar 10 %
Sampai Dengan 70 % Pada Model dan Simulasi Interleaved Boost
Converter .............................................................................................

4.8

54

Perbandingan Kurva D–ΔIin Antara Hasil Pada Model Boost Converter
dan Model Interleaved Boost Converter Saat Masukan Duty Cycle
Divariasikan .........................................................................................

4.9

Gelombang Tegangan Keluaran Saat Pemberian Duty Cycle Sebesar 10 %
Hingga 70 % Pada Model Interleaved Boost Converter ......................

4.10

55

57

Perbandingan Kurva D–ΔVo Antara Hasil Pada Model Boost Converter
dan Model Interleaved Boost Converter Saat Masukan Duty Cycle
Divariasikan .........................................................................................

58

4.11

Rangkaian Kontrol PWM ....................................................................

60

4.12

Hasil Rangkaian Kontrol PWM Yaitu Dua Pulsa Keluaran Saat Besar Duty
Cycle Sebesar 10 % sampai 70 % Dengan Perbedaan Fasa 1800 ........

62

4.13

Rangkaian Gate Driver .......................................................................

63

4.14

Hasil Gate Driver Saat Duty Cycle Sebesar 30 %, 50% dan 70% ......

64

4.15

Rangkaian Boost dan Interleaved Boost Converter ............................

66

4.16

Resistor Seri ........................................................................................

67

4.17

Metode Pengujian Untuk Mendapatkan Ripple Arus Masukan ...........

68

xviii

4.18

Kurva Perbandingan D-Vo Hasil Perangkat Keras Terhadap Hasil Dari
Simulasi dan Teori Boost Converter ....................................................

4.19

Gelombang Arus Masukan (Iin) Saat Duty Cycle 10% hingga 70 % Pada
Perangkat Keras Boost Converter ........................................................

4.20

76

Kurva Perbandingan D-Vo Hasil Perangkat Keras Terhadap Hasil Dari
Simulasi dan Teori Boost Converter ...................................................

4.24

75

Kurva D-ΔVo Saat Masukan Duty Cycle Sebesar 10% Hingga 70 % Pada
Perangkat Keras Boost Converter ........................................................

4.23

73

Gelombang Tegangan Keluaran (Vo) Saat Pemberian Duty Cycle Sebesar
10 % Hingga 70% Pada Perangkat Keras Boost Converter .................

4.22

72

Kurva D - ΔIin Saat Masukan Duty Cycle Divariasikan Pada Perangkat
Keras Boost Converter .........................................................................

4.21

70

78

Gelombang Arus Masukan (Iin) dan Arus Induktor Satu dan Dua (IL1&IL2)
Saat Duty Cycle 10 % sampai 70% Pada Perangkat Keras Interleaved
Boost Converter ...................................................................................

4.25

Perbandingan Kurva D–ΔIin Antara Hasil Pada Boost Converter dan
Interleaved Boost Converter Saat Masukan Duty Cycle Divariasikan

4.26

87

Perbandingan Kurva D–ΔVo Antara Pengujian Simulasi dan Pengujian
Perangkat Keras Pada Boost Converter ..............................................

4.31

86

Perbandingan Kurva D–ΔIin Antara Pengujian Simulasi dan Pengujian
Perangkat Keras Pada Interleaved Boost Converter ............................

4.30

85

Perbandingan Kurva D–ΔIin Antara Pengujian Simulasi dan Pengujian
Perangkat Keras Pada Boost Converter ...............................................

4.29

84

Perbandingan Kurva D–ΔVo Antara Hasil Pada Boost Converter dan
Interleaved Boost Converter Saat Masukan Duty Cycle Divariasikan

4.28

82

Gelombang Tegangan Keluaran Saat Pemberian Duty Cycle Sebesar 10 %
Hingga 70 % Pada Interleaved Boost Converter .................................

4.27

81

88

Perbandingan Kurva D–ΔVo Antara Pengujian Simulasi dan Pengujian
Perangkat Keras Pada Interleaved Boost Converter ............................... 88

DAFTAR TABEL

Tabel

Halaman

2.1

Spesifikasi Teknis Arduino Mega 2560 ...............................................

21

2.2

Tabel Kebenaran / karakteristik IC HCPL 3120 ..................................

23

3.1

Parameter Nilai Tiap Komponen Model Boost Converter ...................

28

3.2

Parameter Nilai Tiap Komponen Model Interleaved Boost Converter

30

4.1

Data Hasil Pengujian Model dan Simulasi Boost Converter ...............

42

4.2

Data Hasil Pengujian Model dan Simulasi Interleaved Boost Converter 50

4.3

Data Hasil Pengujian Perangkat Keras Boost Converter .....................

69

4.4

Data Hasil Pengujian Alat Interleaved Boost Converter .....................

77

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Teknologi konverter elektronika daya telah banyak digunakan pada
kehidupan sehari-hari. Salah satunya yaitu dc–dc konverter. DC-DC
konverter

merupakan komponen penting dalam elektronika daya yang

berfungsi untuk mengkonversikan daya listrik searah dari suatu bentuk
menjadi bentuk daya listrik searah lainnya. Contoh pengaplikasiannya, dc-dc
konverter ini digunakan pada sumber energi terbarukan, seperti fuel cell dan
solar cell. Dalam aplikasi sumber energi terbarukan, fuel cell dan solar cell
menghasilkan tegangan keluaran yang rendah dan ini membutuhkan alat
untuk menaikan tegangan. Alat yang umum digunakan sekarang ini adalah
dc–dc boost converter. DC-DC boost converter ini banyak digunakan untuk
aplikasi yang membutuhkan tegangan yang lebih tinggi dari sumbernya, salah
satunya yaitu motor listrik DC sebagai komponen utama mobil listrik. Boost
converter tersebut berfungsi untuk menaikkan tegangan baterai agar sesuai
dengan tegangan yang diperlukan oleh motor listrik.
DC–DC boost converter merupakan konverter yang digunakan untuk
memberikan tegangan keluaran yang lebih tinggi dari tegangan masukkan

2

yang rendah dengan dikendalikan oleh sinyal kontrol berupa sinyal PWM
(Pulse Width Modulation). Namun, pada boost converter konvensional, nilai
tegangan keluaran dan arus masukan yang dihasilkan masih terdapat ripple
yang cukup besar. Ripple tersebut merupakan masalah yang akan mengurangi
kehandalan pada konverter itu sendiri. Oleh karena itu untuk menyelesaikan
masalah tersebut, suatu bentuk metode perbaikan dengan cara memodifikasi
rangkaian

boost converter dibuat. Modifikasi rangkaiannya dengan

menggunakan teknik interleaved pada boost converter. Teknik interleaved
bekerja dengan cara memparalelkan dua boost converter dengan dikendalikan
oleh dua sinyal kontrol yaitu sinyal PWM dengan perbedaan fasa sebesar
1800 diantara kedua sinyal PWM. Karena pergeseran fasa diantara dua sinyal
kontrol tersebut menyebabkan besar nilai ripple pada tegangan keluaran dan
arus masukan menjadi berkurang.
Penelitian ini pernah dilakukan oleh Moh. Abdul Rohim dengan judul
interleaved DC-DC boost converter with small input voltage. Penelitian
tersebut bertujuan untuk mengurangi besar nilai ripple pada arus masukan
dan tegangan keluaran dengan melakukan teknik interleaved pada boost
converter. Namun dari penelitian yang dilakukan olehnya, hasil pengujian
perangkat keras tidak mendapatkan hasil yang diinginkan. Kekurangan pada
hasilnya terletak pada tegangan keluaran yang dihasilkan tidak mengalami
kenaikan sehingga untuk mendapatkan tujuan dari penelitiannya masih belum
tercapai.
Pada penelitian sebelumnya yang telah dijelaskan diatas, dapat disimpulkan
bahwa masih terdapat kekurangan yang terjadi pada hasil perangkat keras.

3

Sehingga dilakukan penelitian ini untuk menyempurnakan penelitian yang
telah dilakukan sebelumnya. Pada penelitian ini terdapat perubahan dalam hal
rangkaian kontrol yang digunakan untuk menghasilkan sinyal PWM. Jika
pada penelitian sebelumnya menggunakan rangkaian kontrol analog yaitu IC
FAN9612. Berbeda pada penelitian ini yaitu menggunakan rangkaian kontrol
digital dengan menggunakan mikrokontroler arduino. Dari latar belakang
yang telah dijelaskan diatas maka dibuatlah tugas akhir ini yang berjudul
“Rancang Bangun Interleaved Boost Converter Berbasis Arduino”.

1.2 Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Merancang dan membangun interleaved boost converter
b. Menganalisa pemakaian teknik interleaved pada boost converter
c. Membandingkan hasil pengujian perangkat keras interleaved boost
converter dengan hasil simulasinya dengan tujuan sebagai evaluasi dalam
keberhasilan pembuatan perangkat keras.

1.3 Manfaat
Manfaat yang diharapkan agar tercapainya penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1.

Dengan berhasilnya interleaved boost converter ini dapat digunakan
sebagai konverter pengganti boost converter

2.

Dapat mengurangi besar ripple arus masukan dan tegangan keluaran
yang timbul akibat pemakaian teknik interleaved pada boost converter

4

3.

Sebagai bahan referensi untuk penelitian berikutnya yang membahas
tentang interleaved boost converter.

1.4 Rumusan Masalah
Pada boost converter konvensional masih terdapat kekurangan yang telah di
jelaskan dalam latar belakang masalah, maka pada tugas akhir ini
dimunculkan suatu metode perbaikan yaitu dengan menggunakan teknik
interleaved pada boost converter sehingga dapat mengurangi ripple arus
masukan dan tegangan keluaran.

1.5 Batasan Masalah
Beberapa hal yang membatasi masalah dalam pembahasan tugas akhir ini
adalah:
1.

Hanya membahas tentang bagaimana cara mengurangi besar ripple pada
arus masukan dan tegangan keluaran setelah menggunakan teknik
interleaved pada boost converter.

1.6 Hipotesis
Hipotesis dari penelitian ini adalah dengan menggunakan teknik interleaved
pada boost converter diharapkan dapat mengurangi ripple pada arus masukan
dan tegangan keluaran.

5

1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini terdiri dari beberapa bab, yaitu:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan tentang latar belakang, tujuan, manfaat, rumusan
masalah, batasan masalah, hipotesis, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini dijelaskan secara garis besar tentang teori dasar yang
berhubungan dengan alat yang akan dibuat.
BAB III METODE PENELITIAN
Memuat langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian, diantaranya waktu
dan tempat penelitian, alat dan bahan, komponen dan perangkat penelitian,
prosedur kerja, perancangan, dan pengujian sistem.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bagian ini berisi mengenai hasil pengujian dan membahas terhadap data-data
hasil pengujian yang diperoleh.
BAB V PENUTUP
Bab ini akan menyimpulkan semua kegiatan dan hasil-hasil yang diperoleh
selama proses pembuatan dan pengujian sistem serta saran-saran yang
sekiranya diperlukan untuk menyempurnakan penelitian berikutnya.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konverter Elektronika Daya
Konverter elektronika daya merupakan suatu alat yang mengkonversikan
daya elektrik dari satu bentuk ke bentuk daya elektrik lainnya di bidang
elektronika daya. Konveter elektronika daya terbagi menjadi 4 jenis, di
antaranya :
1.

Konverter AC – DC ( Rectifier )

2.

Konverter AC – AC ( Cycloconverter )

3.

Konverter DC – DC ( DC Chopper )

4.

Konverter DC – AC ( Inverter )

Dc–dc konverter merupakan suatu alat yang mengkonversikan daya listrik
searah dari suatu bentuk ke bentuk daya listrik searah lainya.[1,2,3]
Secara umum, ada tiga rangkaian (topologi) dasar dari konverter dc-dc yaitu
buck, boost, dan buck-boost. Rangkaian lain biasanya mempunyai kinerja
mirip dengan topologi dasar ini sehingga sering disebut sebagai turunannya.
Contoh dari konverter dc-dc yang dianggap sebagai turunan rangkaian buck
adalah forward, push-pull, half-bridge, dan full-bridge. Sedangkan contoh
dari turunan rangkaian boost adalah konverter yang bekerja sebagai sumber

7

arus dan tegangan. Jika dari rangkaian buck-boost adalah konverter flyback.
Aplikasi untuk konverter seperti buck converter banyak digunakan untuk
laptop adapter, charger battery dan lainnya. Konverter ini berguna untuk
menurunkan tegangan. Untuk boost converter banyak digunakan untuk
sumber energi terbarukan seperti photovoltaic system dan fuel cells.
Konverter ini berguna untuk menaikkan tegangan [1]

2.2 Boost Converter
Boost converter berguna untuk mengubah tegangan masukan yang rendah ke
tegangan keluaran yang tinggi (penaik tegangan). Konverter ini bekerja
secara periodik saat saklar terbuka dan tertutup. Rangkaian dapat dilihat pada
Gambar 2.1. Untuk konverter ini, parameter yang dibutuhkan untuk dapat
memperoleh rangkaiannya terdiri dari beberapa komponen yaitu saklar daya,
dioda frekuensi tinggi, induktor, kapasitor, dan beban resistor. Saklar yang
dipakai harus mempunyai respon yang cepat saat keadaan on dan off. Saklar
yang dapat digunakan adalah saklar semikonduktor seperti MOSFET .[2,3]

Gambar 2.1 Boost Converter [1,2]

8

2.2.1

Prinsip Kerja Boost Converter
Kemampuan boost converter untuk menaikan tegangan dc berkaitan
dengan prinsip switch duration ( ton dan toff switch ). Saat saklar atau
switch mosfet pada kondisi tertutup (ton), arus akan mengalir ke
induktor sehingga menyebabkan energi akan tersimpan di induktor.
Saat saklar mosfet terbuka (toff), arus induktor ini akan mengalir
menuju beban melewati dioda sehingga energi yang tersimpan di
induktor akan menurun. Jika dilihat pada Gambar 2.2. Pada saat toff,
beban akan disuplai oleh tegangan sumber ditambah dengan tegangan
induktor yang sedang melepaskan energinya. Kondisi ini yang
menyebabkan tegangan keluaran menjadi lebih besar dibandingkan
dengan tegangan masukannya. Rasio antara tegangan keluaran dan
tegangan masukan konverter ini sebanding dengan rasio antara
periode penyaklaran dan waktu pembukaan saklar.[2]

a) Saklar ON

b) Saklar OFF

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Boost Converter [1,2]
Dalam Operasionalnya, terdapat dua mode operasi untuk boost
converter,

yaitu

Continuous

Conduction

Mode

(CCM)

dan

Discontinuous Conduction Mode (DCM). Pada continuous mode, arus

9

induktor tidak pernah jatuh ke nol dalam semua siklus pensaklaran.
Sedangkan untuk discontinuous mode, arus pada induktor akan jatuh
ke nol sebelum selesai satu periode pensaklaran.[1,2]

2.2.2

Analisa Rangkaian Boost Converter
Boost Converter bekerja dalam dua keadaan operasi. Kondisi yang
pertama saat saklar ON dan kedua saat saklar OFF. Saat dalam kondisi
saklar ON, dioda menjadi reverse bias dan besar arus induktor akan
menyamai arus masukan. Begitu juga dengan tegangan induktor akan
sama besarnya dengan tegangan masukan. Dalam kondisi saklar ON,
induktor akan menyimpan energi. Waktu saat saklar dalam keadaan
ON disebut DT. Gambar 2.3 menunjukan rangkaian dari boost
converter saat saklar ON dan gambar 2.4 menunjukan arus induktor
dan tegangan induktor boost converter. [2]

Gambar 2.3 Saklar ON[2]

10

Gambar 2.4 Arus dan Tegangan Induktor [2]

Saat saklar dalam kondisi selama DT,
V = Vd
V =L

Vd
L

=

dI

dt

(2.1)

dI

(2.2)

dt

∆I closed) =

(2.3)
Vd t

(2.4)

L

Saat saklar OFF pada waktu ( 1–D ) T. Gambar 2.5 menunjukan
rangkaian saat saklar OFF. Gambar 2.6 menunjukan arus dan
tegangan induktor.

Gambar 2.5 Saklar OFF [2]

11

Gambar 2.6 Arus dan Tegangan Induktor [2]

Saat saklar OFF pada waktu ( 1 – D ) T,
V = Vd − Vo

(2.5)

V =L

(2.6)

Vd−Vo
L

dI

=

dt

dI

(2.7)

dt

Vd−Vo ) T

∆I open) =

L

(2.8)

Untuk keadaan steady state, perubahan di arus induktor harus nol,
∆I open) + ∆I closed) =
Vd−Vo) − )T

Vo =

L

Vd

+

Vd t
L

=

−

(2.9)
(2.10)
(2.11)

Dari persamaan di atas, kita tahu tegangan keluaran dari boost
converter di kontrol oleh besar nilai duty cycle, D.

12

Untuk arus induktor rata – rata,
Daya input = daya output
Vo

VdId =
Id = I

� =

(2.14)

��

��� =

� =

(2.13)

R

−�

(2.12)

(2.15)
��
−�

��

(2.16)

�

(2.17)

−�) �

Maksimum dan minimum arus induktor telah diberikan pada
persamaan,
I

��/ � )

=� ±

∆I

(2.18)

Ripple tegangan keluaran diberikan pada persamaan,

∆Vo =

Vo.

R. .f

(2.19)

Sedangkan ripple arus masukan diberikan persamaan,

��� =

�� .�
�. �

(2.20)

2.3 Interleaved Converter
Interleaved Converter merupakan bentuk modifikasi dari sebuah dc-dc
konverter yang berguna untuk menambah performance konverter seperti

13

efisiensi, ukuran dan konduktansi elektromagnet. Namun interleaved
converter ini, masih terdapat kekurangan seperti penambahan induktor, power
switching device, dan output rectifier. Interleaved biasa disebut juga teknik
multhiphasing dimana sangat berguna untuk mengurangi ukuran atau nilai
dari komponen filter. Pada interleaved ada lebih dari satu power switch.
Perbedaan fasa untuk dua switch sebesar 1800. Interleaving ini berguna
menaikan frekuensi pulsa yang efektif yang di berikan oleh beberapa sumber
yang lebih kecil dan mengoperasikannya dengan pergeseran fasa yang relatif.
Di elektronika daya, aplikasi interleaving dapat ditemukan khususnya di
aplikasi yang memerlukan daya yang tinggi. Tegangan dan arus yang
bertekanan dapat dengan mudah melewati dari range power devicenya. Satu
solusi untuk masalah ini dengan cara menghubungkan kelipatan power device
dengan cara seri atau memparalelkan. Namun, dengan memparelkan device
akan lebih baik untuk membatalkan harmonisa, menambah efisiensi,
mengurangi panas dan kepadatan daya yang tinggi dapat diperoleh.[2]

2.4 Interleaved Boost Converter
Interleaved boost converter terdiri dari ‘n’ single boost converter yang
dihubungkan secara paralel, dapat dilihat pada Gambar 2.7. Untuk interleaved
dengan dua saklar, perbedaan fasa sinyal operasi pensaklarannya sebesar
1800. Besar nilai itu didapat dari 360/n, dimana n adalah jumlah dari boost
converter yang diparalelkan. Untuk dua fasa interleaved boost converter
(n=2), dimana sinyal operasi pensaklarannya digeser sebesar 1800. Hal ini
dapat di lihat pada gambar 2.8.[3,4,5]

14

Gambar 2.7 Rangkaian Interleaved Boost Converter [3,4]

Gambar 2.8 Gelombang Arus Masukan dan Induktor Terhadap Sinyal
Pensaklaran Dengan Perbedaan Fasa 1800 [3]

Untuk analisa keadaan steady state pada interleaved boost converter, terdapat
parameter-parameter penting, yaitu: [3]
1.

Duty Ratio
Duty ratio dari interleaved boost converter adalah sama dengan boost
converter.
� =

��

−�

(2.21)

15

Dimana Vo adalah tegangan keluaran, Vd adalah tegangan masukan dan
D adalah duty ratio.

2.

Arus Input
Untuk menghitung arus masukan, kita dapat menggunakan daya masukan
dibagi dengan tegangan masukan.
�� =

3.

��

(2.22)

��

Ripple Arus Induktor
Besar amplitude ripple arus induktor adalah sama dengan boost
converter.
∆�� , � =

��.�
�.�

(2.23)

Dimana f adalah frekuensi pensaklaran, D adalah duty cycle, Vd adalah
tegangan masukan.

2.4.1 Topologi Interleaved Boost Converter
Gambar 2.7 menunjukan rangkaian standar dari interleaved boost
converter. Untuk rangkaian ini, parameternya terdiri dari dua induktor
L1 dan L2, dua saklar S1 dan S2, dua dioda D1 dan D2 dan duty cycle
dengan perbedaan fasa yang relatif. Gambar 2.8 memperlihatkan
gelombang ideal untuk arus di induktor L1 dan L2 pada interleaved
boost converter [3]

16

Gambar 2.9 Topologi Interleaved Boost Converter [3]

Gambar 2.10 Gelombang Ideal Untuk Arus Induktor L1 dan L2 [3]

2.4.2

Analisa Rangkaian Interleaved Boost Converter
Untuk interleaved boost converter, terdapat 4 operasi keadaan.
Keadaan pertama adalah saat kedua saklar S1 dan S2 ON, keadaan
kedua saat S1 ON S2 OFF, keadaan ketiga saat S1 OFF S2 ON, dan
terakhir saat kedua saklar S1 dan S2 OFF. Selama tclose, perubahan

17

waktunya adalah DT, selama topen,perubahan waktunya adalah (1-D)T.
Berikut penjelasan dari 4 keadaan operasi interleavead : [3,4]
a)

S1 dan S2 ON
Saat S1 dan S2 ON, induktor L1 dan L2 akan mulai menyimpan
energi. Dalam hal ini, nilai dari arus induktor akan naik.
���

��

���

��

=
=

��

(2.24)

��

(2.25)

�
�

b) S1 ON S2 OFF
Saat S1 ON dan S2 OFF, hanya induktor L1 yang menyimpan.
Dalam hal ini arus induktor L1 akan naik, sementara arus pada
induktor L2 berkurang. Induktor L2 melepaskan energi.
���

��

���

��

c)

=
=

��

(2.26)

�

� −��
�

(2.27)

S1 OFF S2 ON
Selama keadaan ini, L1 melepaskan energi sementara L2
menyimpan energi. Arus induktor IL1 berkurang dan IL2
bertambah.
���

��

���

��

=
=

� −��

(2.28)

��

(2.29)

�

�

18

d) S1 dan S2 OFF
Kedua induktor akan melepaskan energi dan juga arus induktor
akan berkurang.
���

��

���

��

=
=

� −��

(2.30)

� −��

(2.31)

�
�

2.5 Pulse Width Modulation ( PWM )
Modulasi lebar pulsa atau yang lebih dikenal dengan sebutan PWM (Pulse
Widht Modulation) merupakan suatu teknik yang membandingkan sinyal
referensi dengan sinyal carrier. Pada umumnya untuk sinyal carrier berupa
gelombang segitiga. Apabila amplitude sinyal referensi berada di atas
amplitude sinyal carrier maka dihasilkan sinyal “high” dan jika amplitude
sinyal referensi berada di bawah amplituda sinyal carrier maka dihasilkan
sinyal “low”.[5] Pada gambar 2.11 berikut menunjukkan hasil perbandingan
tersebut dimana mempunyai nilai duty cycle tertentu. [3,5]

Gambar 2.11 Pulse width Modulation[5]

19

Duty cycle adalah perbandingan antara waktu konduksi dibagi dengan total
waktu antara konduksi dan tidak konduksi dikalikan seratus persen.Pengertian
duty cycle tersebut dapat dituangkan dalam persamaan dibawah ini.

Duty Cycle =

�

�

+� ��

�

%

(2.32)

Dari duty cycle tersebut nantinya akan dipakai untuk memberikan waktu
konduksi kepada komponen semikonduktor. Didalam teknik PWM, pulsa
penyalaan yang mengontrol keadaan ON dan OFF saklar dihasilkan dari
perbandingan gelombang Vcontrol dengan gelombang segitiga seperti pada
gambar di atas. Vcontrol umumnya dihasilkan dengan memperbesar tegangan
DC atau perbedaan antara tegangan keluaran dengan tegangan yang
diinginkan. Jadi prinsip kerja dari PWM adalah jika nilai sesaat gelombang
Vcontrol lebih besar dari gelombang segitiga, maka saklar akan menutup
(ON) dan sebaliknya saklar akan membuka (Off).Dalam menghasilkan sinyal
PWM ini dapat dihasilkan melalui komponen analog dan komponen digital.
Untuk komponen analog dapat menggunakan komponen berbagai jenis IC
untuk menghasilkan sinyal PWM. Sedangkan untuk komponen digital
biasanya menggunakan berbagai jenis mikrokontroler sebagai komponen
untuk menghasilkan sinyal PWM.[6]

20

2.5.1 Mikrokontroler Arduino Mega 2560
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol
rangkaian elektronik dan umumnya dapat menyimpan program
didalamnya. Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central
Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti
Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di
dalamnya. Pada penelitian ini digunakan Arduino Mega 2560 sebagai
kontroler dan penghasil sinyal PWM. Arduino Mega 2560 adalah salah
satu jenis mikrokontroler Arduino yang menggunakan prosessor
ATmega2560. Arduino ini memiliki 54 pin I/O digital (15 diantaranya
dapat berfungsi sebagai PWM), 16 input analog, 4 UART (serial port),
16 MHz Osilator kristal, koneksi USB, konektor daya, ICSP, dan
tombol reset. Bahasa program yang digunakan adalah bahasa C dengan
perangkat lunak kompilernya adalah sketch atau Arduino IDE .
Berikut adalah spesifikasi teknis Arduino Mega 2560 dijelaskan pada
Tabel 2.1 berikut.

21

Tabel 2.1. Spesifikasi Teknis Arduino Mega 2560
Mikrokontroler

ATmega2560

Tegangan Operasi

5V

Tegangan masuk (rekomendasi

7-12V

Tegangan masuk (batas)

6-20V

Pin I/O Digital

54 (15 diantaranya dapat
berfungsi sebagai PWM )

Pin Input Analog

16

Arus DC per I/O Pin

40 mA

Arus DC pada Pin 3.3V

50 mA

Memori Flash

256 KB of which 8 KB used by
bootloader

SRAM

8 KB

EEPROM

4 KB

Kecepatan clock

16 MHz

Gambar 2.12. Arduino Mega 2560

22

2.6 Rangkaian Pemicu Gate Mosfet (Gate Driver)
Komponen mosfet pada boost converter agar dapat difungsikan sebagai
saklar, maka mosfet harus bekerja pada kondisi saturasinya. Kondisi saturasi
mosfet ini dapat dibentuk dengan memberikan tegangan gate-source berkisar
antara 12 - 15 Volt. Karena tegangan keluaran dari mikrokontroler arduino ini
adalah 5 Volt maka diperlukan rangkaian penguat / pemicu gate pada mosfet
yang disebut sebagai rangkaian gate driver.[8] Pada penelitian ini rangkaian
gate driver dibuat dengan menggunakan IC HCPL 3120, yang berfungsi
menguatkan tegangan PWM kontrol arduino dari 5 Volt menjadi 15 Volt.
Konfigurasi pin dari IC HCPL 3120 ini dijelaskan pada gambar 2.12 berikut :

Gambar 2.13. Konfigurasi pin IC HCPL 3120

Pada dasarnya IC HCPL adalah IC Optocoupler, dimana prinsipnya
mengkonversi sinyal kontrol menjadi cahaya. Cahaya ini kemudian akan
diterima oleh receiver (dapat berupa photodiode atau phototransistor) berupa
tranduser yang menghasilkan tegangan yang lebih besar dengan karakteristik
yang sama dengan tegangan input. Karakteristik dari IC HCPL 3120 ini
dijelaskan pada Tabel 2.2 berikut :

23

Tabel 2.2. Tabel Kebenaran / karakteristik IC HCPL 3120.
LED

Vcc - VEE

Vo

OFF

0 – 30 V

LOW

ON

0 – 11 V

LOW

ON

11 – 13.5 V

TRANSITION

ON

13.5 – 30 V

HIGH

Karakteristik dari IC HCPL ini adalah ketika LED ON dengan tegangan catu
day berkisar antara 13.5 – 30 Volt maka tegangan keluaran (Vo) akan HIGH
(15 Volt). Dan ketika LED OFF dengan tegangan catu daya berkisar antara
13.5 – 30 Volt maka tegangan keluaran (Vo) akan LOW (0 Volt) . Sistem
minimum dari IC HCPL 3120 dijelaskan pada Gambar 2.13 dibawah ini:

Gambar 2.14. Sistem Minimum IC HCPL 3120

BAB III
METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dan penulisan laporan tugas akhir dilakukan di Laboratorium
Terpadu Teknik Elektro Universitas Lampung dan mulai dilaksanakan pada
Bulan September 2014 serta direncanakan selesai pada Bulan November
2015.

3.2 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian di antaranya:
a.

Instrumen dan komponen yang terdiri dari:
1.

LCR meter

2.

Multitester

3.

Resistor

4.

Kapasitor 330 uF

5.

Transformator

6.

Dioda Frekuensi Tinggi

7.

Mosfet IRFP 460

25

8.

IC Driver Optocoupler HCPL 3120

9.

Mikrokontroler Arduino Mega 2560

10. LCD 2x16 Karakter
11. Dioda Zenner
12. Dioda Bridge
13. LED
14. Osiloskop
15. Induktor

b.

c.

Perangkat kerja yang terdiri dari:
1.

Komputer/Laptop

2.

Perangkat Lunak Arduino

3.

Perangkat Lunak MATLAB

4.

Perangkat Lunak Proteus

5.

Mesin Bor

6.

Power supply

7.

Kabel penghubung

8.

Perangkat Lunak Diptrace

Bahan-bahan, yang terdiri dari:
1.

Papan plastik mika (Accrilyc)

2.

PCB

3.

Feriklorit

4.

Timah solder

26

3.3 Metode
Dalam penyelesaian tugas akhir ini terdapat beberapa langkah kerja yang
dilakukan di antaranya :.
3.3.1

Studi Literatur
Dalam studi literatur dilakukan pencarian dan pemahaman mengenai
segala sesuatu yang berkaitan dengan penelitian ini, diantaranya
adalah:
1. Prinsip kerja, aplikasi konverter, boost converter dan interleaved
boost converter
2. Mikrokontroler Arduino Mega 2560, dan IC Driver Optocoupler
HCPL 3120
3. Karakteristik komponen-komponen yang akan digunakan serta
prinsip kerjanya.
4. Cara kerja dan pemrograman mikrokontroler Arduino Mega 2560
5. Pemodelan dan pemrograman menggunakan Simulink MATLAB

3.3.2

Pemodelan dan Simulasi
Sebelum dilakukan pembuatan perangkat keras, terlebih dahulu
dilakukan pemodelan dan simulasi yang bertujuan untuk mengetahui
karakteristik dari perangkat keras yang akan dibuat. Dalam hal ini
pemodelan dan simulasi yang dibuat adalah pemodelan dan simulasi
boost converter dan interleaved boost converter. Pemodelan dan
simulasi dibuat menggunakan software MATLAB. Dibawah ini
dijelaskan masing-masing dari pemodelan dan simulasinya :

27

3.3.2.1 Pemodelan dan Simulasi Boost Converter
Pemodelan dan simulasi boost converter dibuat di Simulink
MATLAB.

Komponen–komponen

yang

digunakan

yaitu

induktor, dioda, kapasitor dan resistor. Untuk saklar daya yang
digunakan adalah mosfet. Model boost converter dapat dilihat
pada Gambar 3.1. Untuk besar nilai untuk tiap – tiap
komponen telah ditentukan dan dapat dilihat pada tabel 3.1 di
bawah ini :

Gambar 3.1 Model Boost Converter

28

Tabel 3.1 Parameter Nilai Tiap Komponen Model Boost
Converter
Parameters

Nilai

Satuan

Vin

12

V

4

kHz

Induktor ( L )

1

mH

Kapasitor ( C )

330

uF

∆IL

1,9

A

∆Vo

1

V

Duty Cycle

80

%

Resistor ( R )

20

Ohm

Switching
Frekuensi ( F )

Dalam penentuan besar nilai induktor dan kapasitor pada
pemodelan boost converter ini berkaitan dengan besarnya
frekuensi, ripple arus dan tegangan. Pada pemodelan ini
digunakan frekuensi PWM sebesar 4 KHz, tegangan input
sebesar 12 Volt, dan diinginkan besarnya ripple arus ialah 1,9
ampere dan ripple tegangan adalah 1 Volt. Sehingga besarnya
induktor dan kapasitor dapat dihitung sebagai berikut :
- Besarnya induktor dapat dicari dengan persamaan (2.20)
yaitu
L
L

i

=

i

, .

=

. ,

Vin . D
∆IL . fs

= ,

mH

29

-

Besarnya kapasitor dapat dicari dengan persamaan (2.19)
yaitu :

C
C

.

i

=

i

.

=

. ,

Io . D
∆Vo. fs
=

,

uF

3.3.2.2 Pemodelan dan Simulasi Interleaved Boost Converter
Untuk pemodelan dan simulasi interleaved boost converter
parameter yang digunakan sama dengan model boost
converter. Model interleaved boost converter dapat dilihat
pada Gambar 3.2 yang telah dibuat di Simulink MATLAB. Dari
pemodelan dapat dilihat bahwa komponen–komponen yang
digunakan sama dengan model boost converter, namun
terdapat penambahan induktor, saklar daya (mosfet) dan dioda.
Untuk besar nilai tiap komponen juga sama dengan model
boost.

Pada

pemodelan

interleaved

boost

converter

menggunakan dua sinyal pensaklaran dengan perbedaan fasa
diantara keduanya sebesar 1800. Untuk parameter nilai model
interleavead boost converter dapat dilihat pada Tabel 3.2.

30

Gambar 3.2 Model Interleavead Boost Converter

Tabel 3.2 Parameter Nilai Tiap Komponen Model
Interleaved Boost Converter
Parameters

Nilai

Satuan

Vin

12

V

4

kHz

1

mH

Kapasitor ( C )

330

uF

Resistor ( R )

20

Ohm

Switching
Frekuensi ( f )
Induktor
( L1=L2=L)

3.3.3 Pengujian Model dan Simulasi
Proses pengujian yang pertama dilakukan adalah pengujian model
boost converter. Hal ini bertujuan untuk melihat apakah hasil dari
model dan simulasi boost converter sesuai dengan karakteristik boost
converter secara teori. Setelah dilakukan pengujian pada model boost
converter dan menunjukan hasil yang sesuai dengan karakteristik

31

secara teori. Selanjutnya adalah pengujian model interleaved boost
converter. Pada pengujian model interleaved boost converter, tujuan
pengujian yang dilakukan sama halnya dengan pengujian