PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI

Laporan
Bengkel Elektronika Daya
“Rangkaian Buck Converter”

Oleh
Ahmad Syakir
Roffi Siswanto

1102274
1201997

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2014

I.

Tujuan

-

Mahasiswa dapat mengetahui prinsip kerja buck converter
Mahasiswa dapat merancang rangkaian buck konverter
Mahasiswa dapat memahami perubahan sinyal dari input ke output setelah
melalui rangkaian buck converter

II.

Teori Singkat
Dc Chopper tipe Buck merupakan salah satu jenis dari DC Chopper. Rangkaian
elektronika daya ini dapat mengubah tegangan DC pada nilai tertentu menjadi
tegangan DC yang lebih rendah untuk mendapatkan tegangan yang lebih rendah
dari pada masukannya. DC Chopper menggunakan komponen switching untk
mengatur duty cyclenya. Komponen switching tersebut dapat berupa thyristor,
MOSFET (Metal Oxide Semiconducter Field Effect Transistor), Transistor
2N3055 dll. Berikut adalah rangkaian Buck converter :

Secara umum, komponen-komponen yang menyusun DC Chopper tipe Buck
adalah sumber masukan DC, MOSFET, Dioda Freewheeling, Indktor, Kapasitor,

Rangkaian kontrol (Drive Circuit), serta Beban (R). MOSFET digunakan untk
mencacah arus sesuai dengan duty cycle sehingga keluaran DC Chopper dapat
sesuai

dengan

yang

diinginkan.

Rangkaian

kontrol

digunakan

untuk

mengendalikan MOSFET, sehingga MOSFET mengetahui kapan dia harus
membuka dan kapan harus menutup. Induktor digunakan untuk menyimpan energi

dalam bentuk arus. Energi tersebut disimpan ketika MOSFET On dan dilepas
ketika MOSFET Off. Dioda Freewheeling digunakan untuk mengalirkan arus
yang dihasilkan nduktor ketika MOSFET Off.

Untuk menghasilkan tegangan keluaran yang konstan, DC Chopper tipe Busk
dapat ditambah dengan rangkaian

feedback (umpan balik). Pada rangkaian

feedback ini, tegangan keluaran dari DCChopper akan dibandingkan dengan t
tegangan referensi, selisih keduanya akan digunakan untuk menentukan duty cycle
yang perlu ditambah atau dikurang sehingga menghasilkan tegangan keluaran
yang konstan. Berikut adalah rangkaian DC Chopper Buck feedback.

 Prinsip Kerja DC Chopper Tipe Buck Converter
MOSFET yang digunakan pada rangkaian DC Chopper tipe Buck adalah
bertindak sebagai saklar yang dapat membuka atau menutup rangkaian sehingga
arus dapat dikendalikan sesuai dengan duty cycle yang didinginkan. Berikut
adalah skema secara umum dari DC Chopper Tipe Buck.

Kinerja dari DC Chopper tipe Buck dapat dibagi 2 kerja utama, yaitu:
-

Ketika Mosfet on (tertutup) dan dioda off, arus mengalir dari sumber menuju
induktor (prngisian induktor), disaring dengan kapasitor, lalu kebeban,
kembali lagi kesumber.

-

Ketika Mosfet off (terbuka) dan dioda on, arus yang disimpan induktor
dikeluarkan menuju beban lalu ke dioda freewheeling dan kembali lagi ke
induktor.

 Grafik Keluaran DC Chopper Tipe Buck
Dari rangkaian DC Chopper tipe buck diatas, didapatkan hasil gelombang
keluaran seperti dibawah ini:

Dari gambar dapat dilihat bahwa arus pada beban IL merupakan arus DC
dimana jika kita rata-rata arus beban tersebut, mak kita dapatkan bukan bernilai
nol. Lebar periode dari arus beban (IL) bergantung pada frekuensi yang diberikan

oleh rangkaian kontrol. Posisi titik tertinggi arus beban (IL) dipengaruhi oleh
besarnya dutycycle yang diberikan oleh rangkaiaan kontrol.
Semakin besar dutycycle, maka semakin besar pula tegangan keluaran yang
dihasilkan DC Chopper tipe Buck. Namun, tegangan keluaran tersebut selalu lebih
kecil atau sama dengan tegangan masukan DC Chopper. Semakin besarnya duty
cycle dapat dilihat dari semakin besarnya area yang diwarnai biru muda pada
gambar diatas.
Fungsi alir dari DC Chopper tipe Buck / M (D) adalah sebagai berikut:

Berikutadalah grafik hubungan dutycycle dengan fungsi alir dati DC Chopper
tipe Buck:

Semakin bear duty cycle (D), maka semakin besar pula fungsi alihnya/M (D).
Begitu pula sebaliknya, semakin kecil duty cycle (D), maka semakin kecil pula
fungsi alinya /M(D).
 Kelebihan dan Kekurangan DC Chopper tipe Buck
-

Keuntungan pada konfigurasi Buck antara lain adalah efisiensi yang tinggi,

rangkaiannya sederhana, tidak memerlukan transformer, tingkatan stress pada
komponen switch yang rendah, riak (ripple) pada tegangan keluaran juga
rendah sehingga penyaring atau filter yang dibutuhkan pun relatif kecil.

-

Kekurangan yang ditemukan misalnya adalah tidak adanya isolasi antara
masukan dan keluaran, hanya satu keluaran yang dihasilkan, dan tingkat ripple

yang tinggi pada arus masukan. Metode Buck seringdigunakan pada aplikasi
yang membutuhkan sistem yang berukuran kecil.
III.

IV.

Alat dan Bahan

-

Resistor

- Zener

- Solder

-

Kapasitor

- Potensiometer

- Transformator

-

Inductor

- PCB

- Timah

-

Dioda

- Pin Molek

- Bor

Gambar Rangkaian
 Gambar Skema:

 Gambar Layout:

V.

Simulasi Dengan PSIM

VI.

Hasil Percobaan Rangkaian
Vin:
Vin (ac)

Gambar

12 V

Vout PWM:
Vout PWM (dc)

Gambar

10 V

Hasil Percobaan Buck Konverter:
Vin
(dc)
10 V

Duty
cycle
30%

Vout (V)

45%

9.67 V

9,57 V

Gambar

VII.

60%

9.72 V

70%

9.76 V

80%

9.78V

Kesimpulan
Dari hasil percobaan dapat disimpulkan beberapa hal, yaitu:

- Semakin kecil perubahan nilai DC dari output semakin terlihat dengan adanya
perubahan duty cycle karena perioda switching semakin kecil.

-

Dengan bertambahnya duty cycle nilai tegangan output membesar.