Elektronika Daya
Elektronika Daya adalah suatu cabang ilmu dari teknik elektro yang menggabungkan power, elektronika dan kendali untuk pembuatan konverter daya listrik.(Rasyid)
Macam-macam Thyristor
Thyristor merupakan semiconductor yang berfungsi sebagai saklar bistabil dan beroperasi antara keadaan non konduksi ke konduksi. Thyristor terdiri dari empat layer kanal P dan N.Terdiri dari beberapa macam diantaranya :
- SCR (Silicon Controlled Rectifier)
- DIAC
- TRIAC (Triode AC Switch)
- PUT (Programmable Uni-junction Transistor)
- UJT (Uni-Junction Transistor )
- GTO (Gate Turn Off Thyristor)
- DB-GTO (Distributed Buffer – Ggate Turn-off Thyristor)
- LASCR (Light Activated Silicon Controlled Rectifier)
- RCT (Reverse Conduction Thyristor)
- SITH (Static Induction Thyristor)
- MOS-Controlled Thyristor (MCT)
- IGCT (Integrated Gate Commutated Thyristor)
- MOS Composite Static Induction Thyristor/CSMT
- MCT (MOS Controlled Thyristor)
Thyristor dapat mengalirkan arus (turn on) dengan meningkatkan arus anode dengan cara :
- Panas, ketika suhu thyristor tinggi aakan terjadi peningkatan jumlah pasangan electron-hole, sehingga menyebabkan arus bocor meningkat.
- Cahaya, ketika sambungan thyristor terkena cahaya maka pasangan electron-hole meningkat sehingga thyristor on.
- Tegangan tinggi, jika tegangan forward anode ke katode lebih besar dari tegangan maju breakdown VBO, arus bocor yang dihasilkan dapat mengaktifkan thyristor.
- Arus gerbang, jika thyristor diberi tegangan bias forward, injeksi arus gerbang dengan menerapkan tegangan gerbang positif antara terminal gerbang dan katode dapat mengaktifkan thyristor.
Thyristor dapat “turned off” apabila:
Thyristor dapat dimatikan dengan mengurangi arus arus maju ke tingkat di bawah arus holding IH. arus anode dipertahankan dibawah arus holding dalam waktu cukup lama , sehingga semua kelebihan pembawa muatan pada layer keempat dapat dikeluarkan.
Pada sambungan pn, J1 dan J3, karakteristik turn off berkaitan dengan waktu pemuliah reverse trr dan arus pemulihan reverse puncak IRR . Pada rangkaian converter line-communicated yang tegangan masukannya bersifat bolak-balik, tegangan balik muncul pada thyristor seketika setelah arus maju menuju nol. Tegangan balik ini akan mengakselereasi proses turn off dengan membuang semua kelebihan muatan dari sambungan pn J1 dan J3.
Sedangakn pada sambungan pn J2 memerlukan waktu untuk merekombinasi kelebihan pembawa muatan yang disebut dengan recombination time. Tegangan balik negative dapat mengurangi waktu rekombinasi.
Komutasi sendiri (line communicated)
Komutasi sendiri terjadi ketika sumber tegangan ac, arus thyristor akan bergerak melalui angka nol dan tegangan balik akan muncul sepanjang thyristor, ini menyebabkan thyristor secara otomatis off karena sifat natural dari tegangan sumbernya. Secara praktis, thyristordi trigger scara sinkron saat zero crossing dari tegangan input positif pada setiap siklus agar diperoleh control daya yang kontinyu.
Komutasi paksa (forced communicated)
Komutasi paksa adalah ketika thyristor diberi tegangan masukan DC menyebabkan arus forward thyristor menjadi nol dengan menambahkan rangkaian communitation circuitsehingga thyristor off.
Perbedaan Thyristor dan TRIAC
Thyristor mempunyai 3 kaki yaitu Anoda (A), Katoda(K) dan Gate (G). Dalam kondisi normal Antara Anoda dan Katoda tidak menghantar seperti dioda biasa. Anoda dan Katoda akan terhubung setelah pada Gate diberi trigger minimal sebesar 0.6Volt lebih positif dari Katoda. Thyristor akan tetap menghantar walaupun trigger pada Gate telah dilepas. Thyristor akan kembali ke kondisi tidak menghantar setelah masukan tegangan pada Anoda dilepas.
TRIAC kepanjangan dari TRIode Alternating Current. TRIAC dapat digambarkan seperti Thyristor (SCR) yang disusun bolak-balik. TRIAC dapat melewatkan arus bolak-balik. Dalam pemakaiannya TRIAC digunakan sebagai saklar AC tegangan tinggi (diatas 100Volt). TRIAC bisa juga disebut SCR bi-directional. Untuk memberi trigger pada TRIAC dibutuhkan DIAC sebagai pengatur level tegangan yang masuk.
Converter
Konverter daya adalah mengkonversi energi listrik dari satu bentuk ke bentuk lain, konversi Antara AC dan DC , atau hanya mengubah tegangan atau frekuensi , atau beberapa kombinasinya. Converter adalah sebuah Listrik atau perangkat elektromekanis untuk konversi energi listrik. Seperti transformator mengubah tegangan dari AC listrik. Istilah lain juga bisa merujuk seperti mesin Listrik yang digunakan mengkonversi salah satu frekuensi dari arus bolak-balik frekuensi menjadi lain.
Konversi daya seperti pada kebanyakan catu daya, converter, inverter, dc-dc power supply, regulator dsb, membutuhkan analisa yang rumit. Converter merubah tegangan atau arus input menjadi tegangan atau arus output yang berbeda, dc-dc converter merubah level tegangan input dc menjadi level tegangan output dc yang berbeda sedangkan inverter merubah besaran tegangan dc menjadi besaran tegangan ac. Dalam kenyataan di lapangan, pengaturan tegangan yang besar seperti pada power elektronika diterapkan dc-dc converter.
Konverter AC-DC (Penyearah)
Suatu rangkaian yang mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC yang dapat dikendalikan/ diatur.Fungsinya menyearahkan listrik arus bolak-balik menjadi listrik arus searah. Energi mengalir dari sistem listrik AC satu arah ke sistem DC.
Contoh: Listrik AC 220 V/50 Hz diturunkan melewati trafo menjadi 12VAC dan kemudian disearahkan oleh Diode menjadi tegangan DC 12V.
Konverter AC-AC (Cycloconverter/Matrix)
Suatu rangkaian yang dapat mengubah tegangan AC tetap menjadi tegangan AC yang dapat dikendalikan/ diatur.Fungsinya mengubah energi listrik arus bolak balik dengan tegangan dan frekuensi tertentu menjadi arus bolak balik dengan tegangan dan frekuensi yang lain. Ada dua jenis konverter AC, yaitu:
• pengatur tegangan AC (tegangan berubah, frekuensi konstan)
• cycloconverter (tegangan dan frekuensi dapat diatur).
Contoh: tegangan AC 220 V dan frekuensi 50 Hz menjadi tegangan AC 110 V dan frekuensi yang baru 100 Hz.
Konverter DC-DC (Chopper)
Suatu rangkaian yang digunakan untuk mengubah sumber tegangan DC tetap menjadi sumber tegangan DC yang dapat dikendalikan/diatur.Listrik arus searah diubah menjadi arus searah juga namun dengan besaran yang berbeda.
Contoh: Listrik DC 15V dengan komponen elektronika diubah menjadi listrik DC 5V.
Konverter DC-AC (Inverter)
Suatu rangkaian yang digunakan untuk mengubah sumber tegangan DC tetap menjadi sumber tegangan AC yang dapat dikendalikan/diatur.Fungsinya mengubah listrik arus searah menjadi listrik arus bolak-balik pada tegangan dan frekuensi yang dapat diatur.
Contoh: Listrik DC 12 V dari akumulator dengan perangkat inverter diubah menjadi listrik tegangan AC 220V, frekuensi 50 Hz.
Tahap – tahap yang diperlukan dalam merancang peralatan ELDA ?
Tahap – tahap yang diperlukan dalam merancang peralatan ELDA ?
- Menentukan komponen – komponen
yang akan kita gunakan dalam perancangan alat yang akan kita buat beserta
karakteristik atau besarannya.
- Menentukan faktor – faktor
kualitas dari komponen – komponen yang akan digunakan.
- Merancang rangkaian schematik
dalam perancangannya.
- Merealisasikan schematik dengan
rangkain seperti yang kita inginkan.
Apa yang dimaksud efek peripheral dari peralatan ELDA?
Suatu cara dalam perancangan
Elektronika untuk meningkatkan kegunaannya. Biasanya dengan menambah device
lain pada alat elektronika tersebut.
Gate Turn Off Thyristor
Alat ini dihidupkan dengan memberi sinyal gerbang positif. GTO memiliki beberapa keuntungan dibandingkan SCR; (1) turn-off yang cepat, memungkinkan komponen commulating pada forced-commutation, yang menghasilkan pengurangan biaya, berat dan volume; (2) pengurangan usikan akustik dan elektromagnetik karena hilangya commutation chokes; (3) trun-off yang cepat, memungkinkan frekuensi pensaklaran yang tinggi; dan (4) meningkankan efisiensi converter.
Pada aplikasi daya rendah , GTO memiliki keuntungan dibandingkan bipolar transistor: (1) kemampuan bloking tegangan yang lebih tinggi; (2) rasio arus puncak yang dapt dikontrol dengan arus rata-rata yang tinggi; (3) rasio atus surge puncak terhadap arus terhadap arus rata-rata tinggi, umumnya 10 : 1 ; (4) penguatan keadaan on tinggi (arus anode/arus gerbang), umumnya 600; dan (5) durasi sinyal gerbang sinyal pulsa pendek.
Catu Daya Switching dan Catu daya linier
Switched Mode Power Supply (SMPS)
Block diagram yang ditunjukkan pada gambar 1a menunjukkan adanya perbedaan kecil antara power supply linier dengan Switched Mode Power Supply. Pada Switched Mode Power Supply komponen semikonduktor bekerja pada daerah tidak linier. Sebaliknya power supply linier ,komponen semikonduktor bekerja pada daerah linier yaitu daerah variabel menghantar atau menghambat. Power supply linier terdiri dari rangkaian yang mengolah output dc dari input dc dengan mengkondisikan junction atau tingkat konduktansi dari kolektor emitor dengan cara mengatur tegangan dc pada basis transistor.
Pada Switched Mode Power Supply tegangan input dc (UIN) dirubah menjadi tegangan kotak melalui rangkaian chopper pertama (gb. 1b). yang kemudian dilewatkan melalui sebual LPF (Low Pass Filter). Pada Switched Mode Power Supply mempunyai efisiensi minimum71%, sedangkan untuk linier power supply hanya mempunyai efisiensi maksimum 50%. Pada power supply jenis linier tingkat efisiensi sangat ditentukan perubahan tegangan input dan beban serta besarnya tegangan output yang dikeluarkan. Tetapi ketergantungan itu tidak dimiliki oleh Switched Mode Power Supply (SMPS).
Duty Cycle
Perubahan dari duty cycle ini akan mempengaruhi besarnya tegangan output teregulasi. Sehingga untuk mengkompensasi penurunan/kenaikan tegangan input tidak teregulasi dapat diatur dengan merubah duty cycle dari transistor switching
