Desain Switch Mode Power Supply Jenis Push Pull Converter Sebagai Catu Kontroler

  

Desain Switch Mode Power Supply Jenis Push Pull

Converter Sebagai Catu Kontroler

LAPORAN TUGAS AKHIR

  

Oleh :

STEFANUS RIZAL HIDAYAT

12.50.0010

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

  

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA

SEMARANG

2016

  

LEMBAR PENGESAHAN

  Laporan Tugas Akhir dengan judul “ Desain Switch Power Supply Jenis Push Pull

  Converter Sebagai Catu Kontroler

  ” diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal .... November 2016.

  Semarang, .... November 2016 Menyetujui,

  Pembimbing Koordinator Tugas Akhir Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT.

  058.1.1992.110 058.1.1992.110

  Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik Ketua Progdi Teknik Elektro

  

Ir. Drs. Djoko Suwarno, MT, IPM Dr. Ir. Florentius Budi Setiawan, ST, MT, IPM

058.1.1988.032 058.1.1994.050

  

PERNYATAAN

KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR (SKRIPSI)

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir yang berjudul “ Desain

  Switch Power Supply Jenis Push Pull Converter Sebagai Catu Kontroler

  ” ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Apabila di kemudian hari ternyata terbukti bahwa tugas akhir ini sebagian atau seluruhnya merupakan hasil plagiasi, maka saya rela untuk dibatalkan, dengan segala akibat hukumannya sesuai peraturan yang berlaku pada Universitas Katolik Soegijapranata dan / atau perundang-undangan yang berlaku.

  Semarang, .... November 2016

   ( Stefanus Rizal Hidayat ) NIM : 12.50.0010

  

ABSTRAK

Power supply adalah suatu rancangan alat listrik yang menyediakan tegangan

  atau arus yang kemudian diolah menjadi tegangan keluaran yang diinginkan dan akan digunakan untuk memberikan pasokan energy listrik pada perangkat elektronik lain.

  Berbagai macam power supply yang tersedia seperti contoh power supply linier dan

  

power supply switching. Power supply linier pada umumnya sering digunakan, power

supply ini merubah tegangan sumber AC 220V menjadi tegangan AC yang lebih kecil

  atau lebih besar keluaranya sesuai dengan apa yang diinginkan dengan menggunakan transformator. Sedangkan power supply switching metodenya berbeda dengan power

  

supply linier, karena terjadinya perubahan bentuk gelombang yang tidak linier pada

sisi primer dan sisi sekunder yang merupakan hasil dari pensaklaran / switching.

  Power supply switching bekerja pada frekuensi tinggi sehingga lilitan yang digunakan lebih sedikit dan berpengaruh pada bentuk ukuran transformator yang lebih kecil.

  Sehingga pada tugas akhir ini diperlukan keluaran yang banyak dengan jumlah lilitan transformator yang sedikit pada pengoperasianya, maka dibutuhkan sebuah power supply yang dapat diaplikasikan pada rancangan alat ini. Maka switch

  

mode power supply push pull menjadi pilihan untuk diimplementasikan pada catu

kontroler high power LED.

  Kata kunci : power supply linier, power supply switching, high power LED

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan segala rahmat dan anugerahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta Laporan Tugas Akhir yang berjudul

  “Desain Switch Mode Power Supply Jenis Push Pull Converter Sebagai Catu Kontroler ” yang menjadi tugas

  studi dari penulis adalah sebagai mahasiswa Program Sarjana Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Pembuatan Tugas Akhir ini dan penyusunan Laporan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.

  Tuhan Yang Maha Esa karena senantiasa memberi rahmat ,kelancaran dan kemudahan kepada penulis.

  2. Orang Tua, keluarga, dan teman - teman yang selalu memberi semangat dan dukungan dalam bentuk doa ,moril dan materiil kepada penulis.

  3. Bapak Dr.Ir.Ign. Slamet Riyadi, MT. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir, yang telah membimbing saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini dan juga memberikan teori, saran, kritik, dan semangat kepada penulis.

  4. Bapak Dr. Florentinus Budi Setiawan, MT. selaku Ketua Progdi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, yang telah memberi fasilitas Laboratorium beserta kelengkapan alat-alatnya.

  5. Seluruh dosen dan karyawan Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, yang telah banyak membantu memberikan fasilitas-fasilitas sehingga pengerjaan Tugas Akhir ini berjalan lancar.

  6. Teman-teman seperjuangan angkatan 2012 (Hendra, Dian, Ricky, Galih, Moses, Cahyo, Matius, Fajar) yang selalu memberi dukungan dan semangat.

  7. Teman-teman yang ada dilaboratorium Program Studi Teknik Elektro (Mas Enggar, Mas Drian, Mas Nikolas, Billy, Ryan, Topan, Vembi, Khusnul) dan teman-teman yang mungkin tidak bisa saya sebutkan satu persatu.

  8. Dan juga pihak-pihak lain yang telah membantu saya dan tidak bisa saya sebutkan satu persatu.

  Penulis menyadari bahwa laporan ini masih memiliki banyak kekurangan, maka penulis sangat mengharapkan saran ,masukan maupun kritik dari berbagai pihak untuk perbaikan di masa yang akan datang. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan permohonan maaf yang sebesar-besarnya apabila terdapat hal-hal yang kurang berkenan dalam penulisan laporan ini.

  Akhirnya besar harapan penulis bahwa laporan ini dapat memberikan sumbangan yang berarti bagi kemajuan ilmu dan teknologi di Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.

  Semarang, November 2016 Penulis

DAFTAR ISI

  2

  7

  2.2 Power Supply

  6

  2.1 Pendahuluan

  4 BAB II LANDASAN TEORI

  1.6 Sistematika Penulisan

  3

  1.5 Metode Penelitian

  3

  1.4 Tujuan dan Manfaat

  JUDUL i

  LEMBAR PENGESAHAN ii

  2

  1.2 Perumusan Masalah

  1

  1.1 Latar Belakang

  BAB I PENDAHULUAN

  DAFTAR TABEL xii

  DAFTAR GAMBAR x

  DAFTAR ISI vii

  KATA PENGANTAR v

  PERNYATAAN KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR iii ABSTRAK iv

  1.3 Pembatasan Masalah

  2.3 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor ) 9

  28

  20

  3.3.2 Power Supply Switching

  21

  3.4 Transformator Ferit

  27

  3.5 PWM Analog

  3.6 Mosfet

  20

  30 BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA

  4.1 Pendahuluan

  31

  4.2 Hasil Simulasi

  31

  4.3 Pengujian Labolatorium

  3.3.1 Power Supply Linier

  3.3 Power Supply

  2.4 Transformator

  14

  11

  2.5 CMOS Hex Schmitt Trigger 40106

  12

  2.6 IC Counter 4520

  13

  2.7 CMOS Hex Non Inverting Buffer 4050

  2.8 Rangkaian R dan C

  18

  15

  2.9 High Power LED

  15 BAB III DESAIN DAN IMPLEMENTASI POWER SUPPLY SWITCHING PUSH PULL CONVERTER

  3.1 Pendahuluan

  18

  3.2 Perancangan Alat

  34

  4.4 Pembahasan

  40 BAB V PENUTUP

  5.1 Kesimpulan

  42

  5.2 Saran

  43 DAFTAR PUSTAKA

  44 LAMPIRAN

  45

  DAFTAR GAMBAR

  14

  28

  25

  23

  23

  22

  21

  19

  16

  15

  14

  13

Gambar 2.1 Rangkaian penyearah dioda tegangan AC menjadi tegangan DC

  IC 4050 Rangkaian R dan C Simbol LED Diagram Blok sistem Power supply linier dan penyearah dioda Power supply switching push pull dengan empat output Mode 1 saklar 1 ON, saklar 2 OFF Mode 2 saklar 1 OFF dan saklar 2 ON Mode 3 saklar 1 dan 2 OFF, kondisi freewheeling 1(A), kondisi freewheeling 2(B) Skema lilitan trafo ferit primer dan sekunder Rangkaian skema PWM analog

  IC 4520

  Skema IC 40106

  12 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8

  11 Gambar 2.7 Transformator Ferit

  10 Gambar 2.6 Transformator

  10 Gambar 2.5 Kondisi saat MOSFET OFF

  9 Gambar 2.4 Kondisi saat MOSFET ON

  8 Gambar 2.3 Simbol Mosfet

  7 Gambar 2.2 Jenis Power Supply Switching

  29

Gambar 3.9 Sinyal PWM

  29 Gambar 3.10 Skema MOSFET 2SK2677

  30 Gambar 4.1 Pengujian menggunakan Power Simulator

  32 Gambar 4.2 Sinyal input (R) dibandingkan dengan sinyal output (B)

  33 Gambar 4.3 Sinyal PWM gate 1 (atas), sinyal PWM gate 2 (bawah)

  33 Gambar 4.4 Sinyal pada dioda

  34 Gambar 4.5 Tegangan input PLN 220 VAC (merah), Tegangan output

  35

  30 VAC (kuning)

Gambar 4.6 Input pada IC 40106

  36 Gambar 4.7 Output pada IC 4520, kuning menunjukan sinyal PWM,

  37 Dan biru menunjukan hasil NOT nya

Gambar 4.8 Hasil output rangkaian PWM analog, (biru) sinyal NOT dari

  37 sinyal PWM (kuning)

Gambar 4.9 Sinyal pada drain dan source MOSFET, (kuning) drain source

  38 pada MOSFET 1, (biru) drain source pada MOSFET 2

Gambar 4.10 Output sekunder pada trafo ferit (kuning dan biru) 12 CT 12

  38 Gambar 4.11 Hasil output setelah dioda (ungu), hasil output

  39 setelah kapasitor (merah)

Gambar 4.12 Hasil Output Pada Rangkaian Push Pull +12v

  40

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Parameter pengujian simulasi

  32 Tabel 4.2 Parameter pada rangkain daya

  35 Tabel 4.3 Parameter pada rangkain push pull

  35