Boost Converter

Sampai saat ini perkembangan dunia elektronika sudah demikian pesatnya. Hal ini dapat dibuktikan dengan adanya temuan - temuan baru atau produk - produk baru yang dikeluarkan oleh industri elektronika. Salah satu contoh dari produk - produk elektronika yang terkait dengan dunia kelistrikan ialah elektronika daya. Elektronika daya atau sering disebut dengan "Power Electronic" merupakan ilmu yang membahas mengenai teknologi elektronika maupun teknologi listrik. Berbagai aplikasi telah ditemukan dengan menggunakan teknologi elektronika daya ini antara lain :

Boost Converter

Buck Converter

Buck - Boost Converter

Cuk Converter

Variable Speed Drive

Renewable Controller

dll

Contoh diatas adalah sebagian kecil dari aplikasi elektronika daya. Pada tulisan kali ini, penulis mencoba menghadirkan teknologi yang terkait dengan Boost Converter. Konverter jenis ini dapat juga diistilahkan sebagai konverter penaik tegangan atau juga disebut sebagai step up converter. Alasan disebut demikian ialah, konverter jenis ini mampu untuk menaikkan tegangan masukan. Meskipun Konverter jenis ini mampu untuk menaikkan tegangan , namun juga harus mengikuti aturan dari boost converter tersebut, yaitu dengan mengatur Duty Cycle (D) / siklus kerja.

Gambar 1. Boost Converter

Gambar 1    diatas merupakan bentuk sederhana dari boost converter atau konverter penaik tegangan. Rangkaian boost converter sendiri terdiri dari sumber tegangan DC , induktor , electronic switch (saklar elektronik) dimana pada rangkaian tersebut menggunakan komponen MOSFET, diode, serta kapasitor dan resistor yang juga bertindak sebagai beban (load). Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa untuk mengaktifkan elektronic switch MOSFET , pada dasarnya ialah dengan menggunakan Pulsed Width Modulation (PWM) dimana pengaturan PWM ini sendiri sangat terkait dengan duty cycle / siklus kerja (D) Persamaan berikut ini menunjukkan persamaan duty cycle (D)

Vo / Vdc = 1 / (1 - D)

dimana Vo adalah tegangan output, Vdc adalah tegangan dc masukan, dan D adalah duty cycle atau siklus kerja. Rumus diatas , pada dasarnya dikondisikan bilamana semua parameter dari rangkaian adalah dalam kondisi ideal. Namun, ketika rangkaian tersebut diaplikasikan dengan eksperimen kadang - kadang terdapat suatu perbedaan dengan perhitungan. Perbedaan hasil yang didapat biasanya diakibatkan adanya kerugian energi saat switching.Selain itu, adanya reverse recovery dari diode yang menyebabkan hilangnya energi. Prinsip kerja dari rangkaian boost converter / rangkaian step up diatas ialah : Siklus I (Saat saklar on) Ketika kondisi dari MOSFET on atau nyala, maka siklus  tegangan DC / input akan mengalir melalui induktor. Selain itu , MOSFET bertindak sebagai konduktor. Sementara itu tidak ada tegangan yang mengalir pada dioda. Siklus II (Saat saklar off) Kondisi ini akan mengakibatkan MOSFET dalam kondisi terputus, sehingga tegangan DC yang ada pada induktor akan diteruskan menuju beban (R) dengan melalui dioda. Perlu diketahui bahwa proses on dan off ini membutuhkan waktu yang sangat cepat sekali, sehingga mendapatkan hasil yang diharapkan. Berikut ini ialah contoh rangkaian boost converter yang disimulasikan pada softare Matlab Simulink, dimana : Gambar 2 mempunyai data seperti dibawah ini : V input : 100 Volt L : 1e-3 C : 1e-6 R : 1 ohm f : 5 kHz

D : 0.1

1386746333246488578

Gambar 2. Boost Converter dengan D = 0.1

1386746442670760691

Gambar 3. Hasil Simulasi dengan D = 0.1 Darihasilsimulasi boost converter dengan duty cycle sebesar 0.1 yang ditunjukkandengangambardiatas,makategangankeluaranyangdihasilkan sekitar 110 volt. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa tegangan keluaran lebih besar daripada tegangan masukan. Ketika hal tersebut dibandingkan dengan nilai secara perhitungan, maka hasil yang didapatkan dari simulasi tidak terlalu berbeda jauh. Nilai yang didapatkan dari hasil perhitungan adalah sekitar 111,1 Volt sementara hasil simulasi adalah sekitar 110 volt. Gambar 4  menunjukkan rangkaian boost converter dengan data seperti dibawah ini : V input : 100 Volt L : 1e-3 C : 1e-6 R : 1 ohm f : 5 kHz D : 0.5

1386746552778695212

Gambar 4. Boost Converter dengan D = 0.5

13867466232017438747

Gambar 5. HasilSimulasi dengan D = 0.5 Berdasarkan dari hasil simulasi gambar 7 diatas , dapat kita lihat bahwa nilai tegangan keluaran adalah sekitar 190 Volt. Sementara bila dibandingkan dengan hasil perhitungan dengan hasil ideal sebesar 200 volt, maka dapat dikatakan bahwa terdapat selisih sebesar 10 volt. elka.webs.com