logo blog
Blog Sandi Elektronik
Silahkan pastikan untuk melengkapi kunjungan anda dengan melihat : Daftar Isi.
Terima kasih atas kunjungannya dan semoga bermanfaat

Boost Converter

Advertisement

Boost-converter adalah konverter penaik tegangan DC ke level yang lebih tinggi.
Ia merupakan bentuk power-supply yang diperlukan ketika tegangan yang dibutuhkan oleh suatu perangkat atau rangkaian elektronik lebih tinggi dari tegangan suplai yang tersedia.
Sebagaimana buck-converter, boost-converter juga menerapkan sistem SMPS, maka ia adalah bagian dari jenis power-supply SMPS juga.
Efisiensinya tinggi.
Menaikkan tegangan DC ke level yang lebih tinggi tidak dapat dilakukan oleh power-supply sistem linier, itulah sebabnya istilah “DC-DC up-converter” (penaik tegangan DC) hanya identik dengan boost-converter yang menerapkan sistem SMPS ini.

Cara kerja boost-converter.
Boost-converter memanfaatkan sifat induktor terhadap guncangan listrik berfrekwensi tinggi dan bekerja dengan adanya denyut-denyut tegangan.
Konsep dasar rangkaian boost-converter dapat digambarkan sebagai berikut :

boost converter

Induktor ditaruh di sirkit kolektor jika yang digunakan adalah transistor bi-polar (NPN) dan ditaruh di sirkit drain jika yang digunakan adalah transistor FET/MOSFET (kanal N). Dalam gambar di atas diperlihatkan rangkaian dengan transistor bi-polar.
Apabila basis T1 sedang mendapatkan denyut tegangan positif, maka T1 menghantar dan meng-ground-kan titik x. Akibatnya titik x menjadi praktis nol Volt, namun ini hanya berlangsung sesaat saja, yaitu ketika basis T1 mendapatkan denyut tegangan positif. Pada saat itu juga, tersimpanlah energi listrik di induktor L1.
Manakala denyut tegangan pada basis T1 telah hilang, transistor tidak lagi menghantar sehingga tegangan pada titik x mendadak meninggi. Seharusnya tegangan pada titik x meninggi sekira tegangan V+in, namun karena adanya energi listrik yang tersimpan di induktor, energi ini pun kemudian dilepaskan sehingga tegangan pada titik x menjadi meninggi berlipat ganda melebihi tegangan V+in. Begitulah tegangan dinaikkan.
Arus kemudian mengalir melalui dioda D1, mengisi C1 dan mengaliri beban. Ini berlangsung hanya sesaat, sampai munculnya denyut tegangan selanjutnya di basis T1.

Ketika basis T1 kembali mendapatkan denyut tegangan positif, titik x kembali di-ground-kan. Namun beban tetap teraliri arus karena pada saat ini kondensator C1 yang telah terisi muatan membuang muatannya melalui beban. Begitulah kontinuitas suplai terhadap beban dipertahankan.
Pada saat titik x kembali di-ground-kan itu tegangan di titik y menjadi lebih tinggi daripada titik x. Namun arus tidak mengalir dari titik y ke titik x karena D1 menyumbat (ingatlah tentang sifat-sifat dioda).
Apabila denyut tegangan pada basis T1 kembali kosong, keadaan kembali berulang sebagaimana telah diterangkan di atas.

Adapun level tegangan keluaran yang dapat dihasilkan oleh boost-converter secara praktis didapatkan dengan perhitungan :

V+out = V+in / (1-D)

V+out adalah tegangan keluaran dalam Volt
V+in adalah tegangan masukan dalam Volt
D adalah faktor duty-cycle.

D adalah bilangan antara 0 dan 1 sebagaimana duty-cycle yang dinyatakan dalam persen. Jika duty-cycle adalah 50% maka D = 0,5. Jika duty-cycle adalah 75% maka D = 0,75. Dan seterusnya.
Karena boost-converter lazimnya bekerja dalam “discontinuous-mode” di mana arus dari induktor perlu mencapai titik nol terlebih dahulu (ketika pelepasan energi) sebelum terjadinya proses penyimpanan energi selanjutnya, maka dalam penerapannya D dibuat agar tidak lebih besar dari 0,8.
Dengan demikian diupayakan agar cukup waktu bagi induktor mengeluarkan arus hingga kembali mencapai titik nol setelah melepaskan energi listrik yang tersimpan, sebelum dimulainya proses penyimpanan energi selanjutnya. Sebab jika hal ini tidak tercapai bisa menyebabkan terjadinya kegagalan kinerja konverter.
Contoh hitungan : V+in = 12V, D = 0,7 maka
V+out = 12 / (1-0,7) = 40V.

Faktor duty-cycle bisa didapatkan dari perbandingan tON dan T (lihat kembali tulisan tentang buck-converter).
Jadi, D = tON / T.
Akan tampak bahwa semakin besar faktor duty-cycle maka akan semakin besar pula tegangan keluaran yang dihasilkan. Karena itu di dalam boost-converter pengaturan tegangan keluaran juga dapat dilakukan dengan mengatur faktor duty-cycle ini.
Dalam prakteknya, tegangan keluaran dapat membesar oleh suatu sebab ke level yang tidak diinginkan. Untuk mengatasi masalah ini maka pada rangkaian-rangkaian boost-converter biasa diterapkan sirkit tambahan pembatas dan pengontrol tegangan keluaran. Sirkit pengontrol tegangan ini mengambil sebagian tegangan keluaran melalui saluran umpan balik (FB).
Besar-kecilnya tegangan yang diumpan-balikkan akan menentukan faktor duty-cycle sehingga menentukan level tegangan keluaran.
Dengan adanya sirkit pengontrol tegangan ini maka tegangan keluaran dibuat menjadi tetap stabil pada level yang telah ditentukan meskipun tegangan masukan tidak tetap/bervariasi.

Contoh rangkaian boost-converter.
Kini telah banyak beredar rancangan-rancangan power-supply boost-converter dalam bentuk IC. Satu diantaranya (sebagai contoh) adalah LM2585 dari National Semiconductor.
LM2585 mempunyai beberapa seri, di sini dicontohkan tipe LM2585-adj.
Rangkaian dapat menaikkan tegangan DC 12V menjadi 24V dengan arus maksimal 600mA, efisiensi 93%.
Skema rangkaiannya adalah sebagai berikut :

boost converter LM2585

R1 = 33k
R2 = 3k9
R3, R4 = 1k
R5 = 2k7
C1 = 100µF/25V
C2 = 104
C3 = 474
C4 = 1000µF/35V
D1 = MBR340/1N5822 atau dioda schottky 3A/40V
IC1 = LM2585-adj

Catatan bahwa tegangan masukan untuk rangkaian ini perlu beberapa Volt lebih rendah dari tegangan keluaran, yaitu (maksimal) 16V, namun tetap tidak boleh lebih rendah dari 8V. Rangkaian akan bekerja efektif pada range tegangan masukan di antara 8 sampai dengan 16V.

Generator sinyal/osilator internal LM2585 menghasilkan guncangan listrik pada frekwensi 100kHz. Di dalam IC ini digunakan transistor power bi-polar yang berperan sebagai transistor switching. Kolektor transistor berada pada pin 4 (Sw).
R1+R2 dan R3+R4 membentuk pembagi tegangan untuk diberikan kepada FB (pin 2). Perbandingan R1+R2 dan R3+R4 menentukan derajat pengumpan balikkan sehingga menentukan level tegangan keluaran.
Adapun untaian seri R5 dan C3 pada pin “comp” (compensation) berfungsi untuk meredam tegangan naik sesaat manakala rangkaian pertama kali dihidupkan. Dengan adanya dua komponen ini maka fungsi “soft-start” pada rangkaian dapat berjalan dengan baik.

Perkembangan buck-converter dan boost-converter.
Seiring dengan perjalanan waktu, orang terus berusaha menyempurnakan kinerja dari perangkat-perangkat konverter agar lebih optimal.
Belakangan, muncullah 'Buck-Boost Converter', yaitu konverter yang memadukan antara buck-converter dan boost-converter. Sifat-sifat unggul dari keduanya pun didapatkan.
Lihat ulasannya dalam : Buck-boost Converter .

Ulasan sebelumnya : Buck Converter, penurun tegangan DC efisiensi tinggi .


(Sandi Sb)

Enter your email address to get update from Sandi Sb.
Print PDF
Next
« Prev Post
Previous
Next Post »

5 komentar

Maf Bang sandi msl pingin arus keluaran bs 5 ampere caranya gmn bang?

Balas

Utk arus hingga 5A mungkin rangkaian LM2585-adj dapat ditambah transistor penguat, tapi saya belum coba ini. Alternatifnya adalah menggunakan rangkaian lain, mungkin nanti coba dulu jika ada waktu. Jika OK akan saya posting.

Balas

Baik Terima kasih Ilmunya semoga bermanfaat

Balas

Mas.
Agar output bisa 500v.
Apa yang mesti dimodif dari rangkaiannya.
Trimaksih

Balas

Untuk tegangan sampai 500V tidak bisa menggunakan contoh rangkaian di atas, tapi menggunakan rangkaian SMPS tersendiri.

Balas

Silakan komentar sesuai topik dan sertakan ID yang jelas dengan tidak menyertakan live-link atau spam.

Copyright © 2013. Sandi Elektronik - All Rights Reserved | Template Created by Kompi Ajaib Proudly powered by Blogger