Desain Buck Chopper Sebagai Catu Power LED Dengan Kendali Arus

  

Desain Buck Chopper Sebagai Catu

Power LED Dengan Kendali Arus

LAPORAN TUGAS AKHIR

  

Oleh :

AGUSTINUS BANGKIT HENDRAWAN

12.50.0012

FAKULTAS TEKNIK

  

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA

SEMARANG

2016

  

LEMBAR PENGESAHAN

  Laporan Tugas Akhir dengan judul “

  Desain Buck Chopper Sebagai Catu Power LED Dengan Kendali Arus

  ” 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 .... Juni 2016.

  Semarang, .... November 2016

  Menyetujui, Pembimbing Koordinator Tugas Akhir Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. 058.1.1992.110 Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. 058.1.1992.110 Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknik Ketua Progdi Teknik Elektro

Ir. Drs. Djoko Setijowarno, MT, IPM 058.1.1988.032 Dr. Ir. Florentius Budi Setiawan, ST, MT, IPM 058.1.1994.050

  

PERNYATAAN

KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR (SKRIPSI)

Desain Buck

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir yang berjudul “

  Chopper Sebagai Catu Power LED Dengan Kendali Arus

  ” 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

   ( Agustinus Bangkit H ) NIM : 12.50.0012

  

ABSTRAK

  Seiring dengan perkembangan teknologi dalam sektor pencahayaan yang berfungsi untuk pencahayaan jalan perkotaan, industri, dan pencahayaan rumah. Banyak ilmuwan menciptakan alat yang berfungsi untuk memberikan cahaya seperti lampu bohlam yang berbentuk bola kaca, lampu TL yang hampir sama dengan lampu bohlam tetapi lumen yang dihasilkan lebih terang dan lebih hemat energi dibandingkan dengan lampu bohlam, dan yang terbaru ini telah diciptakannya lampu LED yang lebih hemat energi dan lebih terang diantara lampu bohlam maupun lampu TL.

  Lampu LED memberikan banyak keunggulan dibandingkan dengan lampu yang lain, seperti efisiensi tinggi, umur pemakaian yang lebih lama, dan yang terpenting adalah lebih hemat energi. Untuk menghidupkan lampu LED tersebut dapat menggunakan rangkaian daya seperti converter jenis chopper karena lampu LED bekerja pada tegangan DC, chopper diatur sedemikian sehingga lampu LED menyala dengan meperhitungkan besar arus dan tegangan yang disuplaikan ke lampu LED sehingga dijaga konstan agar lampu LED tidak cepat mengalami kerusakan dan lumen yang dihasilkan konstan.

  Pada Tugas Akhir ini dirancang buck chopper dan kontrolnya sebagai supply

  

Power LED , dengan cara membaca arus pada rangkaian buck chopper dengan

  menggunakan sensor arus yang difungsikan sebagai nilai actual yang akan dibandingkan dengan nilai referensi yang telah ditentukan dan di olah dengan menggunakan microcontroller dsPIC30F4012 dan menghasilkan PWM yang mengatur pensaklaran pada buck chopper.

  Kata Kunci : lampu LED, Buck Chopper, Microcontroller dsPIC30F4012

KATA PENGANTAR

  Puji dan Syukur penulis haturkan kepada Allah Bapa yang ada di Surga, Tuhan Yesus dan Ibu Maria, karena atas berkat, rahmat dan mukjizat-Nya yang senantiasa menyertai penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta Laporan

DESAIN BUCK CHOPPER SEBAGAI SUPPLY POWER

  Tugas Akhir yang berjudul “

LED DENGAN KENDALI ARUS

  ”. Tugas akhir beserta laporan ini sebagai tugas penulis untuk menyelesaikan perkuliahan di Program Studi S1 Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata.

  Dalam proses pembuatan tugas akhir dan penyusunan laporan, penulis mendapat bimbingan dan support dari berbagai pihak baik secara langsung maupun secara tidak langsung. Pada kesempatan kali ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang kepada :

  1. Allah Bapa yang senantiasa memberi rahmat, berkat, kemudahan dan kelancaran pelaksanaan Tugas Akhir dan penyusunan laporan.

  2. Orang tua, penulis yang selalu memberi semangat dan dukungan baik secara moril maupun materiil kepada penulis.

  3. Bapak Dr. Ign. Slamet Riyadi, MT. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir, yang telah membimbing dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini dan yang memberikan saran, kritik, dan memberi bantuan dari hal rancangan maupun ide kepada penulis.

  4. Bapak Dr. Ir. Djoko Suwarno, M. Si. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.

  5. Bapak Dr. Florentinus Budi Setiawan, ST.MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro, yang telah memfasilitasi laboratoruim dan perlengkapannya.

  6. Seluruh Dosen dan Karyawan Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, terutama Bapak Juang.

  7. Mas Enggar, Mas Jefri, Mas Dryan, Mas Arief, dan seluruh angkatan yang telah membantu.

  8. Teman-teman seperjuangan yaitu Waluyo, Rizal, Moses, Matius, Galih, Fajar, Icuk, Cahyo, Ricky terimakasih sudah menemani dan saling berdinamika bersama selama kuliah.

  9. Teman-teman Elektro angkatan 2009, 2010, 2011 dan 2013 terima kasih atas doa dan dukungannya.

  10. Teman-teman Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata.

  11. Teman-teman fakultas yang lain yang turut mendukung saya.

  12. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir beserta laporannya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

  Penulis menyadari bahwa laporan ini masih banyak kekurangan, maka penulis dengan rendah hati mengharapkan saran maupun kritik dari berbagai pihak untuk perbaikan dan perkembangan kedepannya. Penulis juga ingin menyampaikan permohonan maaf apabila terdapat hal-hal yang kurang berkenan dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini.

  Besar harapan penulis semoga laporan ini dapat memberikan sumbangan yang berarti bagi kemajuan Iptek di lingkungan kampus, masyarakat dan negara.

  Semarang, ....November 2016

  

Agustinus Bangkit Hendrawan

DAFTAR ISI

  1.4 Tujuan dan Manfaat

  11

  2.2. Chopper

  8

  2.1.1. Pengertian Power Supply

  8

  2.1. Power Supply

  5 BAB II LANDASAN TEORI

  1.6 Sistematika Penulisan

  4

  1.5 Metodologi Penelitian

  4

  HALAMAN JUDUL i

  LEMBAR PENGESAHAN ii

  1.3 Pembatasan Masalah

  3

  1.2 Perumusan Masalah

  1.1 Latar Belakang

  1

  BAB I PENDAHULUAN

  DAFTAR TABEL xiv

  DAFTAR GAMBAR xi

  DAFTAR ISI viii

  KATA PENGANTAR v

  PERNYATAAN KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR iii ABSTRAK iv

  3

  2.2.1. Pengertian Chopper

  11

  2.2.2. Buck Konverter

  12

  2.3. MOSFET (metal-oxide semiconduktor field-effect

  17

  transistor)

  2.3.1. Pengertian MOSFET

  17

  2.3.2. Cara Kerja MOSFET

  17

  2.3.3. IRFP 460 (MOSFET)

  19

  2.4. Mikrokontroller

  20

  2.4.1. Pengertian Mikrokontroller

  20

  2.4.2. Mikrokontroller dsPIC30F4012

  20

  2.4.3. ADC dsPIC30F4012

  23

  2.4.4. Peta Memori Pada dsPIC30F4012

  23

  2.5. LED (Light Emitting Diode)

  24

  2.5.1. Pengertian LED (Light Emitting Diode)

  24

  2.5.2. Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)

  25 BAB III Desain Buck Chopper Sebagai Catu Power LED Dengan Kendali Arus

  3.1. Pendahuluan

  27

  3.2. Perancangan Alat

  27

  3.3. Catu Daya

  28

  3.4. Perancangan Buck Chopper

  30

  3.5. Rangkaian Driver TLP 250

  31

  3.6. Sensor Arus

  32

  3.7. Perancangan Mikrokontroller

  33

  3.8. Sistem Kendali

  34 BAB IV Hasil Pengujian dan Analisa

  4.1. Hasil Simulasi

  38

  4.2. Pengujian Laboratorium

  42

  4.3. Pembahasan

  48 BAB V PENUTUP

  5.1. Kesimpulan

  49

  5.2. Saran

  49

  DAFTAR GAMBAR

  21 Gambar 2.13 Peta Memori dsPIC30F4012

  32 Gambar 3.7 Rangkaian Kontrol Digital

  32 Gambar 3.6 Sensor Arus

  31 Gambar 3.5 Rangkaian Driver TLP250

  30 Gambar 3.4 Skema Perancangan Buck Chopper

  Chopper

  29 Gambar 3.3 Skema blok catu daya linier Sebagai Supply Buck

  28 Gambar 3.2 Skema blok catu daya Push Pull

  25 Gambar 3.1 Diagram blok system

  24 Gambar 2.14 Simbol LED

  19 Gambar 2.12 PIN dsPIC30F4012

Gambar 2.1 Power Supply Linier

  18 Gambar 2.11 MOSFET IRFP 460

  18 Gambar 2.10 MOSFET Mode OFF

  17 Gambar 2.9 MOSFET Mode ON

  14 Gambar 2.8 MOSFET Type N & MOSFET Type P

  13 Gambar 2.7 Topologi Buck Converter Ketika Saklar OFF

  13 Gambar 2.6 Topologi Buck Chopper Ketika Saklar ON

  12 Gambar 2.5 Skema Rangkaian Buck Converter

  11 Gambar 2.4 Diagram Block Buck Converter

  10 Gambar 2.3 Diagram Block Cara Kerja Converter

  9 Gambar 2.2 Catu Daya Switching tipe Push Pull

  33

Gambar 3.8 Rangkaian Kontrol Analog metode Hysterisis

  34 Gambar 3.9 Flowchart sistem control dengan metode kendali arus

  35 Gambar 3.10 Inisialisasi Program Pada dsPIC30F4012

  36 Gambar 3.11 Program Timer Interrupt Pada dsPIC30F4012

  36 Gambar 3.12 Program Histerisis digital Pada dsPIC30F4012

  37 Gambar 4.1 Rangkaian simulasi menggunakan C-Block

  39 Gambar 4.2 Parameter sekunder trafo, suplai tegangan dan arus pada

  41 converter

Gambar 4.3 Atas sinyal tegangan pada Dioda, Bawah sinyal Arus

  41 keluaran

Gambar 4.4 Atas sinyal tegangan keluaran converter, Bawah sinyal

  42 arus keluaran converter

Gambar 4.5 Gelombang Merah Tegangan PLN [skala 10x, 5ms/div,

  43 10 v/div], Gelombang Kuning Tegangan yang akan disearahkan menjadi input converter [skala 10x, 50us/div, 10 v/div]

Gambar 4.6 Titik Pengambilan Data Pada Sisi Daya Masukan

  44 Konverter

Gambar 4.7 Hasil penyearah dan filter yang menjadi Input Tegangan

  44 Konverter [skala 10x, 50us/div, 10 v/div]

Gambar 4.8 Titik Pengambilan Data tegangan diode dan arus

  45 converter

Gambar 4.9 Hasil pengambilan Data Sinyal Merah Menunjukan Arus

  45 Pada Konverter [skala 1x, 50us/div, 2 v/div], Sinyal Kuning Menunjukan Tegangan Pada Dioda [skala 10x, 50us/div, 500m v/div]

Gambar 4.10 Titik Pengambilan Data Pada Gate dan Drain Mosfet

  46 IRFP 460

Gambar 4.11 Hasil pengambilan Data Sinyal Biru Gate Mosfet [skala

  46 1x 50us/div, 5 v/div], Sinyal Kuning Menunjukan Tegangan Drain Mosfet [skala 10x 50us/div, 5v/div]

Gambar 4.12 Hasil pengambilan Data pada sisi output converter Sinyal

  47 Biru [skala 1x 50us/div, 10 v/div], Sinyal Kuning Menunjukan Tegangan input converter [skala 10x, 50us/div, 10 v/div]

  DAFTAR TABEL

  Tabel 2.1

  Spesifikasi MOSFET IRFP 460

  19 Tabel 2.2

  Fitur dsPIC30F4012

  22 Tabel 2.3

  Bahan dan Warna pada LED

  25 Tabel 4.1

  Parameter pengujian simulasi

  38 Tabel 4.2

  Parameter Pada Rangkaian Daya

  42 Tabel 4.3

  Parameter Pada Rangkaian Kontrol

  43