pemodelan lup kendali chopper dc menggunakan ... - jurnalsmartek

Jurnal SMARTek, Vol. 3, No. 2, Mei 2005 : 125 - 136PWM. Diagram blok sederhana dari catudaya switching yang memperlihatkanketiga komponen ini ditunjukkan padagambar 1.V 1126RangkaianDayaPembangkitPWMDuty Cycled(t)Tegangangalat V EPenguatGalatV oteganganreferensiV refGambar 1. Komponen-komponen lupkendali catu dayaRangkaian daya berfungsi untukmelakukan konversi tegangan.Memodelkan rangkaian dayamerupakan tantangan mendasar bagiseorang perancang catu daya. Dalampaper ini dibahas sebuah teknikpemodelan yang relatif baru yanghanya melibatkan elemen switching darirangkaian daya disebut MODELSAKELAR PWM. Apabila sebuah modelsudah diperoleh, maka perancangcatu daya dapat merancang rangkaiandaya dengan mudah. Penguat galatmenyediakan sinyal yang merupakanselisih antara tegangan keluarandengan tegangan yang diinginkan.Komponen lup kendali ini merupakanrangkaian linier sehingga dapatdimodelkan dan direpresentasikansecara matematis dengan mudah.Pembangkit PWM mengalikan sinyalkeluaran analog dari penguat galatdengan sinyal gelombang ramp untukmenghasilkan deretan pulsa digital(yang disebut sinyal PWM) yangdigunakan untuk mendrive komponenswitching dari rangkaian daya sehinggamenghasilkan tegangan keluaran.Pemodelan pembangkit PWM adalahrelatif gampang. Sebuah catu dayaswitching yang tegangan keluarannyadapat diatur mempunyai semuakomponen-komponen sistem kendaliklasik yaitu plant, masukan referensi, danjaringan umpan balik.Teknik pemodelan sakelar PWMdapat digunakan untuk menganalisabanyak jenis catu daya switching yangdapat diatur (Voverian, 1990). Namununtuk membatasi cakupanpembahasan dalam paper ini, makadiskusi akan dibatasi pada Chopper DC.Berdasarkan gambar 1, prinsipkerja lup kendali dapat dijelaskansebagai berikut: Penguat galatmempunyai dua masukan, yaitutegangan referensi dan tegangankeluaran. Keluaran dari penguat galatdisebut VE, adalah selisih dari keduasinyal tegangan masukannya.Selanjutnya, jika tegangan keluarancatu daya terlalu rendah, makakeluaran dari penguat galat cenderungnaik. Kenaikan dari VE menyebabkankenaikan dalam duty cycle, yangmengatur operasi dari sakelar dalamrangkaian daya sehinggamenyebabkan kenaikan padategangan keluaran.2.2 Pemodelan Rangkaian DayaAda tiga topologi rangkain dayadari Chopper DC yang umumdigunakan, yaitu : Buck, Boost, danBuck-boost ( Rashid, 1993; Rajasekara,1997)Setiap topologi mempunyaikarakteristik unik yang membuatnyadapat digunakan untuk aplikasi tertentu(Rajashekara, 1997). Misalnya, Buckchopper hanya dapat menghasilkantegangan keluaran yang lebih rendahdaripada tegangan masukan.Sementara Boost chopper hanya dapatmenghasilkan tegangan keluaran yanglebih tinggi dari tegangan masukan.Seperti ditunjukkan pada gambar1, Rangkaian daya mempunyai duamasukan, yaitu tegangan masukan (Vi)dan duty cycle (d(t)). Duty cycle adalahmasukan kendali, yaitu sebuah sinyallogika yang mengendalikan aksiswitching dari rangkaian daya dan olehkarenanya mengendalikan tegangankeluaran (Vo). Setiap rangkaian dayachopper DC mempunyai kurvapenguatan tegangan nonlinier versusduty cycle. Dimana sifat non-liniermerupakan hasil dari aksi switching.Untuk mengilustrasikan non-linieritas ini,sebuah kurva penguatan tegangandalam keadaan steady state sebagaifungsi dari duty cycle D untuk BoostChopper ditunjukkan dalam gambar 2.