rancang bangun dan analisa kerja forward …

14
PROSIDING SENTRINOV TAHUN 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097 TE22 RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD SWITCHING MODE POWER SUPPLY Muhammad Jodi Pamenang 1 , Ari Murtono 2 , Muhammad Rifa’i 3 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang [email protected] ABSTRACT Power supply is a very important tool in the field of ektronika because power supply is like a human heart to supply energy throughout the body. Generally the power supply has two kinds of power supply liner using step down transformer and SMPS (switching mode power supply) using ferrite transformer. For linear power still lack of power efficiency generated step down transformer still have high power loss. While for power enfisensi with SMPS circuit using ferrite transformer generally have high efficiency. In a switching power supply there are three basic SMPS topologies: fly-back, forward and rensonan-converter, and generally the most commonly used SMPS topology is the fly-back but for the efficiency of the xforward topology more efficiently than the fly-back. To know how the SMPS of forward topology works by changing the value of frequency and duty cycle. In making this F-SMPS tool use transformer design at 30Khz. Based on the test, the change of 25-10KHz frequency value does not affect much the output voltage while the duty cycle change of 0-45% affects the output voltage of 3.81 V - 17.12 V DC. With the transformer design, the F-SMPS can produce 72% -95% efficiency on certain frequency and duty cycle. And the appearance of the box design itself has a test point to find out the workings of the F-SMPS. Keywords: Power Supply, SMPS, Efficiency, Forward, Ferrite Transformer ABSTRAK Power supply merupakan alat yang sangat penting dibidang ektronika karena power supply ibarat jantung pada manusia untuk men-supply energi keseluruh tubuh. Pada umumnya power supply memiliki dua macam yaitu power supply liner menggunakan trafo step down dan SMPS (switching mode power supply) menggunkan trafo ferit. Untuk power linier masih kurangnya efisiensi daya yang dihasilkan trafo step down masih memiliki rugi-rugi daya yang tinggi. Sedangkan untuk enfisensi daya dengan rangkaian SMPS menggunkan trafo ferit umumnya memiliki efisiensi yang tinggi. Pada power supply dengan sistem switching ada tiga topologi dasar SMPS yaitu fly-back, forward dan rensonan- converter, dan umumnya topologi SMPS yang sering digunakan adalah fly-back namun untuk efisiensi topologi xforward lebih efisien dari fly-back. Untuk mengetahui cara kerja dari SMPS topologi forward dengan merubah – ubah nilai dari frekuensi dan duty cycle. Dalam pembuatan alat F-SMPS ini menggunakan desain trafo pada 30Khz. Bedasarkan pengujian didapatkan perubahan nilai frekuensi 25- 10KHz tidak banyak mempengaruhi tegangan output sedangkan perubahan nilai duty cycle 0-45% mempengaruhi tegangan output dari 3.81 V – 17.12 V DC. Dengan desain trafo tersebut F-SMPS ini dapat menghasilkan efisiensi 72%-95% pada frekunsi dan duty cycle tertentu. Dan tampilan dari desain box sendiri memiliki test point untuk mengetahui cara kerja dari F-SMPS tersebut. Kata Kunci: Power Supply, SMPS, Efisiensi, Forward, Trafo Ferit

Upload: others

Post on 21-Oct-2021

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐22  

RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD SWITCHING MODE POWER SUPPLY

Muhammad Jodi Pamenang1, Ari Murtono2, Muhammad Rifa’i 3

Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang [email protected]

ABSTRACT

Power supply is a very important tool in the field of ektronika because power supply is like a

human heart to supply energy throughout the body. Generally the power supply has two kinds of power supply liner using step down transformer and SMPS (switching mode power supply) using ferrite transformer. For linear power still lack of power efficiency generated step down transformer still have high power loss. While for power enfisensi with SMPS circuit using ferrite transformer generally have high efficiency. In a switching power supply there are three basic SMPS topologies: fly-back, forward and rensonan-converter, and generally the most commonly used SMPS topology is the fly-back but for the efficiency of the xforward topology more efficiently than the fly-back. To know how the SMPS of forward topology works by changing the value of frequency and duty cycle. In making this F-SMPS tool use transformer design at 30Khz. Based on the test, the change of 25-10KHz frequency value does not affect much the output voltage while the duty cycle change of 0-45% affects the output voltage of 3.81 V - 17.12 V DC. With the transformer design, the F-SMPS can produce 72% -95% efficiency on certain frequency and duty cycle. And the appearance of the box design itself has a test point to find out the workings of the F-SMPS. Keywords: Power Supply, SMPS, Efficiency, Forward, Ferrite Transformer

ABSTRAK

Power supply merupakan alat yang sangat penting dibidang ektronika karena power supply ibarat jantung pada manusia untuk men-supply energi keseluruh tubuh. Pada umumnya power supply memiliki dua macam yaitu power supply liner menggunakan trafo step down dan SMPS (switching mode power supply) menggunkan trafo ferit. Untuk power linier masih kurangnya efisiensi daya yang dihasilkan trafo step down masih memiliki rugi-rugi daya yang tinggi. Sedangkan untuk enfisensi daya dengan rangkaian SMPS menggunkan trafo ferit umumnya memiliki efisiensi yang tinggi. Pada power supply dengan sistem switching ada tiga topologi dasar SMPS yaitu fly-back, forward dan rensonan-converter, dan umumnya topologi SMPS yang sering digunakan adalah fly-back namun untuk efisiensi topologi xforward lebih efisien dari fly-back. Untuk mengetahui cara kerja dari SMPS topologi forward dengan merubah – ubah nilai dari frekuensi dan duty cycle. Dalam pembuatan alat F-SMPS ini menggunakan desain trafo pada 30Khz. Bedasarkan pengujian didapatkan perubahan nilai frekuensi 25-10KHz tidak banyak mempengaruhi tegangan output sedangkan perubahan nilai duty cycle 0-45% mempengaruhi tegangan output dari 3.81 V – 17.12 V DC. Dengan desain trafo tersebut F-SMPS ini dapat menghasilkan efisiensi 72%-95% pada frekunsi dan duty cycle tertentu. Dan tampilan dari desain box sendiri memiliki test point untuk mengetahui cara kerja dari F-SMPS tersebut. Kata Kunci: Power Supply, SMPS, Efisiensi, Forward, Trafo Ferit

hp
Line
Page 2: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐23  

PENDAHULUAN

Rangkaian regulasi tegangan yang baik tidaklah sesederhana contoh power supply

dengan mode switching atau SMPS (switching mode power supply) banyak digunakan

pada peralatan listrik untuk supply tegangan DC yang konstan, seperti untuk pengisian

batrai hp, kamera, dan notebook. [5]

Secara teori power supply switching memiliki efisiensi daya yang besar sekitar

lebih dari 65% sampai 95%. Jika dibandingkan dengan power supply step down dengan

regulasi biasa yang menggunakan IC regulator seperti LM78xx yang memiliki efisiensi

yang rendah, karena IC regulator membuang kelebihan tegangan input pada regulator

dirubah menjadi panas ke udara sehingga membuang energi sia – sia sehingga memiliki

nilai efisiensi yang rendah. [5]. Pada power supply dengan sistem switching ada tiga

topologi dasar SMPS yaitu fly-back, forward dan rensonan-converter, dan umumnya

topologi SMPS yang sering digunakan adalah fly-back namun untuk efisiensi topologi

forward lebih efisien dari fly-back. [6]

TINJAUN PUSTAKA

1.1 Forward Converter

- Rangkaian Bridge Recifier

Sebuah bridge dapat menggunakan empat buah dioda atau mengnakan diode

kuprok. Hal ini disebut Full-wave Rectifier (penyearah gelombang penuh) karena

menggunakan semua gelombang AC (baik bagian positif dan negatif). 1.4V habis

digunakan dalam dioda bridge rectifier karena masing-masing dioda menggunakan 0.7V

ketika melakukan dan selalu ada dua dioda melakukan, seperti ditunjukkan dalam

gamabar 1.

Gambar 1. Bridge Rectifier dan Signal Output

(Sumber : http://www.nptel.ac.in)

hp
Line
Page 3: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐24  

Bridge rectifier dinilai oleh arus maksimum dapat lewat dan tegangan balik

maksimum dapat menahan (ini harus minimal tiga kali RMS sehingga pasokan tegangan

penyearah dapat menahan tegangan puncak).

- Forward Converter

Forward converter merupakan rangkaian switched mode power supply (SMPS)

yang digunakan untuk memproduksi isolated dan dikendalikan oleh tegangan DC dari

pasokan input DC yang tidak teratur (unregulated). Seperti dalam kasus fly-back

converter, pasokan input DC didapat setelah diratakan dari tegangan listrik AC.

Forward Converter, bila dibandingkan dengan fly-back adalah secara umum energinya

lebih efisien dan digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan daya output sedikit lebih

tinggi (dalam kisaran 100 Watt sampai 200 Watt). Tetapi pada topologi forward,

terutama output rangkaian penyaringan (filtering) tidak sesederhana seperti dalam

konverter fly-back. Gambar 1 menunjukkan topologi dasar forward converter. Ini terdiri

dari perangkat fast switching ‘S’ bersama dengan rangkaian kontrol, sebuah

transformator dengan kumparan primer dihubungkan secara seri dengan switch ‘S’ ke

pasokan input, rectification dan rangkaian filter untuk kumparan sekunder

transformator. Beban yang tersambung di output diperbaiki oleh transformator

sekunder.

Gambar 2. Rangkaian Dasar Forward Converter

(Sumber : http://www.nptel.ac.in)

Transformator yang digunakan dalam forward converter diharapkan untuk

menjadi transformator ideal tanpa ada kebocoran fluks, nol arus magnetizing dan tanpa

ada losses. Prinsip Operasi Rangkaian pada gambar 3 dan gambar 4,

Gambar 3. Aliran Mosfet Switching ON

(Sumber : http://www.nptel.ac.in)

hp
Line
Page 4: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐25  

Gambar 4. Aliran Mosfet Switching OFF

(Sumber : http://www.nptel.ac.in)

Ketika saklar 'S' dihidupkan, input DC akan masuk ke kumparan primer pada

transformator dan sekaligus tegangan berkala muncul di trafo sekunder. Dot dari kedua

sisi kumparan sekarang memiliki polaritas positif. Dioda 'D1', yang dihubungkan secara

seri dengan kumparan sekunder mendapat bias maju (forward bias) dan tegangan input

digunakan pada rangkaian low pass filter (LPF) sebelum pada beban. Arus pada

kumparan primer masuk melalui dot end sementara arus sekunder keluar dari sisi dot

dan magnitudonya berbanding terbalik dengan rasio gilirannya. Dengan demikian,

sesuai dengan asumsi dari sebuah transformator ideal, net magnetizing ampere-turns

transformator adalah nol dan tidak ada energi yang tersimpan dalam inti transformator.

Ketika saklar ‘S’ dimatikan, secara tiba-tiba arus pada sisi primer dan sisi sekunder akan

menjadi nol. Arus melalui filter inductor dan beban terus menerus tanpa ada perubahan

secara tiba-tiba. Dioda ‘D2’ menyediakan jalur freewheeling untuk ini arus tersebut. Ggl

yang dibutuhkankan untuk menjaga kontinuitas arus filter-inductor dan untuk

mempertahankan tagangan forward bias di D2 yang berasal dari induktor filter 'L' itu

sendiri. Selama freewheeling arus induktor filter akan jenuh karena arus terhadap

tegangan output (Vop), tetapi kehadiran filter kapasitor ‘C’ yang relatif besar masih

mempertahankan tegangan output mendekati konstan.

Gambar 5. Rangkaian Forward Converter

(Sumber : http://www.eetimes.com/

document.asp?doc_id=1273232)

hp
Line
Page 5: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐26  

METODE PENELITIAN

3.1 Tahapan Penelitian

Pada tahapan penelitian ini memiliki tujuan untuk menjelaskan isi metode

penelitian yang akan dibuat, seperti gambar 6 ini:

Gambar 6. Tahapan Penelitian

3.2 Implementasi Sistem

Gambar 7. Diagram blok sistem

Prinsip kerja:

Dari input VAC akan diredam interferensi elektromagnetik dengan EMI filter

setelah diredam akan disearahkan menjadi VDC oleh penyearah gelombang penuh.

Namun dalam penyearah gelombang penuh masih memiliki ripple yang kecil sehingga

diberi filter untuk menghilangkan ripple tersebut.

Pada proses selajutnya switching trafo dengan frekuensi tinggi dilakukan di trafo

ferit pada lilitan primer, output lilitan sekunder akan disearakan lagi dan di filter ulang

untuk mendapatkan VDC yang baik. Pada switching trafo sendiri dipicu dari pengaturan

hp
Line
Page 6: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐27  

PWM (duty cycle dan frekuensi) yang dikendalikan oleh Arduino Nano. Pada blok

diagram tersebut menggunakan closed loop bertujuan untuk membatasi atau mengontrol

arus, jika arus melebihi dari yang diingikan atau lebih 3A maka SMPS akan off sendiri.

3.3 Perancangan Alat

Sebelum memperhitungkan atau memilih komponen yang di butuhkan, perlu

dibuat spesifikasi sistem yang direncanakan. Spesifikasi tersebut adalah sebagai berikut

:

Gambar 8. Flow chart Spesifikasi Awal F-SMPS

Tabel 1. Spesifikasi Awal F-SMPS

Parameter Simbol Nilai

Input

voltage

Vin 270 - 310 Vdc

Output

voltage

Vout 0 - 20 Vdc

Output

current

Iout Max. 3 A

Duty cycle % 5 - 45 %

Frekuensi

Swtiching Hz 10 - 100 KHz

1. Dimensi

• Panajang = 30 cm

• Lebar = 20 cm

• Tinggi = 13 cm

2. Berat = 5 kg

3. Bahan body = Acrilic

4. Sensor = Sensor arus ACS712 dan tegangan (pembagi tegangan)

hp
Line
Page 7: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐28  

5. Processor = Arduino Nano

6. Input setpoin = rotary encoder switch

7. Display = lcd 16x2

8. Tegangan kerja

• Mikrokontroler = 5 VDC

• Input tegangan = ±220  𝑉𝐴𝐶  

• Output Tegangan = ±20  𝑉𝐷𝐶

• Output arus = 3 A

3.4.1 Perancangan SMPS Forward

3.4.1.1 Trafo Ferit

Dalam penelitian ini, penggunaan trafo ferit ini sebagai komponen isolated

sehingga pengguna terhindar dari tegangan tinggi. Untuk menginduksi tegangan serta

arus yang diperlukan keluaran sebesar 20 Vdc, 3 A serta jangka kerja 310Vdcinput ,

frekuensi 10 - 100 KHz, duty cycle 5 - 45%, dan 90 watt. Sehingga dibutuhkannya trafo

ferit yang sesuai dengan rentang kerja yaitu trafo EI55 yang memiliki daya kerja lebih

dari 100 watt sesuai datasheet. Setelah medefinisikan spesifikasi besaran SMPS

forward yang diingikan sehingga dapat memperhitungkan nilai lilitan primer, sekunder

dan tersier. Dan untuk kawat email harus minimal 2 kali lebih besar dari arus yang akan

dilalui.

3.4.1.2 Driver MOSFET

Pengunaan dirver Mosfet TLP 250 bertujuan untuk pengaman antara tengangan

Arduino dengan tegangan high volt pada input SMPS dan sebagai penguat tengangan

untuk men-supply pada gate Mosfet. Tegangan Arduino kurang dari 5v dengan arus

yang kecil yaitu 10mA, sedangkan mosfet untuk ON minimal bertegangan 6V.

Gambar 9. Sekematik Driver TLP250

hp
Line
Page 8: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐29  

3.4.1.3 Filter Output L dan C

Pada keluaran teganggan dan arus setelah di searahkan masih memiliki rippel

atau riak sehingga dapat merusak rangkain yang di hubungkan dengan power supply

tersebut. Sehingga harus memiliki filter keluaran arus dan tegangan sehingga keluran

tidak memiliki riak yang dapat merusak komponen yang terhubung dengan power

supply tersebut.

Gambar 10. Sekematik Filter L dan C

3.4.2 Perancangan Software

Untuk perancangan software yang digunkan menggunakan aplikasi Arduino IDE

sebagai coding untuk memasukan algoritma ke dalam mikrokontroler. Untuk

perancangan software Arduino dapat dilihat dari flowchart pada gambar 11.

Gambar 11. Flowchart Perancangan Program pada Arduino

Dari perancangan software pada flowchart gambar 11 mejelaskan bahwa sistem

F-SMPS ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh keluaran F-SMPS dari perubahan

nilai frekuensi dan duty cycle.

hp
Line
Page 9: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐30  

Untuk mengatur switching dengan merubah nilai frekuensi dan duty cycle pada

Arduino Nano dapat diatur dengan cara megatur pada konfigurasi register timer dan

counter pada Arduino Nano (ATMega 328P). Untuk pengaturan frekuensi pada

ATMega 328P memiliki tiga timer yang dikenal sebagai Timer 0, Timer 1 dan Timer 2.

Setiap timer memiliki prescaler yang menghasilkan timer sesuai dengan prescaler 1, 8,

64, 256, dan 1024. Arduino Nano (ATmega 328P) memiliki clock 16MHz.

3.4.3 Percangan Keseluruan F-SMPS

Pada gambar 13 berikut merupakan skematik dari F-SMPS secara keseluruhan.

Gambar 12. Rangkain Keseluruhan F-SMPS

Dari rancangan pada gambar 12 dapat dilihat switching SMPS menggunakan

mosfet karena memiliki rugi daya yang cukup rendah dibandingkan dengan

mengunakan IGBT. Pemilihan Mosfet K2611 untuk switching pada F-SMPS karena

memliki RDS(on) yang cukup rendah yaitu 1.2 ohm.

PENGUJIAN DAN ANALISA

Gambar 13. Flow chart Pengujian dan Analisa

4.1 Pengujian Driver MOSFET TLP250

Pengujian driver MOSFET memastikan rangkaian driver (sesuai gambar 13)

yang telah dibuat, apakah bekerja dengan baik sebelum diterapkan langsung ke

rangkaian utama.

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = !"#  !"#!"#!!"#  !"#$%&'!"#  !"#$%&'

𝑥100% …(1)

hp
Line
Page 10: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐31  

Dari hasil pengujian diver TLP250 menunjukan bahwa terdapat selisih antara

keluaran gelombang PWM Arduino dengan gelombang PWM TPL250. Semakin tinggi

frekuensi yang di keluarkan gelombang PWM dari Arduino maka semakin tinggi error

keluaran gelombang PWM TLP250. Untuk melihat besaran error tiap perubahan

frekuensi dapat dilihat pada tabel 2.

Tabel 2. Error Rata-rata pada TLP250

No Frekuensi Rata – rata Error

1 25 K Hz 2.2 %

2 50 K Hz 3.3 %

3 75 K Hz 4 %

4 100 K Hz 8.8 %

4.2 Pengujian Sistem

Gambar 14. Pengujian F-SMPS

Pada pengujian F-SMPS dengan skematik pada gambar 14 masih memiliki

kekurangan, seperti sering terjadinya kerusakan pada mosfet dan driver mosfet

dikarenakan kelebiahan arus pada mosfet tersebut yang disebabkan oleh kurang baiknya

fungsi pada reset winding sehingga arus pada mosfet sangatlah tinggi dan

mengakibatkan kerusakan pada mosfet serta driver mosfet tersebut.

Sehingga dibutuhkan bantuan reset winding dengan cara pemberian rangkaian

snubber pada rangkaian F-SMPS tersebut. Rangkaian snubber sendiri merupakan

rangkaian pencercah frekuensi induksi. Terdiri dari kapasitor dan resistor atau ditambah

dengan dioda yang dipasang seri ataupun paralel dengan lilitan (trafo primer). Berguna

untuk meredam frekuensi tinggi induksi pada lilitan primer sehingga tercipta frekuensi

dan arus yang setabil didalam lilitan primer. Rangkian reset snubber dapat dilihat pada

gambar 16.

hp
Line
Page 11: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐32  

Gambar 15. Rangkaian RCD Snubber arah arus (A) disaat switching ON dan (B) disaat

switching off

Setelah memperhitungkan nilai RC Snubber didapatkan nilai kapasitor ialah

0.009uF dan untuk nilai resistor adalah 1M Ω. Akan tetapi untuk komponen

kapasitor dengan nilai 0.009uF sangatlah sulit untuk didapatkan pada pasaran,

sehingga saya menggambil kapasitor dengan nilai 4.7nF yang umum ada pada

SMPS komputer.

Gambar 16. Rangkaian F-SMPS dengan Rangkaian Snubber

Pada pengujian F-SMPS menggunakan tambahan rangkaian snubber keluaran

SMPS menjadi baik serta tidak ada lagi kerusakan pada mosfet switching dan driver

mosfet.

- Pengujian Pengaruh Frekuensi dan Duty Cycle

Pengujian ini melihat pengaruh perubahan frekuensi dan duty cycle terhadap

keluaran dari F-SMPS meggunakan beban full. Serta merubah-ubah nilai frekuensi

mulai 100KHz, 75KHz, 50KHz dan 25KHz, sedangkan perubahan duty cycle diubah

dari 45% sampai 5% dengan interfal 5%. Berikut ini hasil dari pengaruh perubahan

frekuensi dan duty cycle keluaran F-SMPS pada tabel 5, 6, 7, dan 8.

hp
Line
Page 12: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐33  

Gambar 17. Grafik dari Efisiensi tiap-tiap Frekuensi

Pada gambar 16 dari hasil grafik tersebut menghasilkan pola grafik yang tidak

jelas (sporadic) disaat duty cycle 5% / atau nilai duty cycle saat rendah dan disaat

dutycycle 45% atau duty cycle tinggi menghasilkan pola yang lebih teratur atau

mengerucut. Sedangakan untuk nilai duty cycle diatas 45% dinginkan pola grafik lebih

mengerucut dan sama. Akan tetapi disaat duty cycle melebihi nilai 45% membuat sistem

menjadi trip pada sumber AC dan rusak pada rangakain driver dan mosfet F-SMPS.

Pada hasil pengujian perubahan frekuensi menunjukan bahawa pengaruh

frekuensi tidak banyak mempengaruhi terhadap tengangan dan arus pada keluaran F-

SMPS, akan tetapi pengaruh perubahan frekuensi terlihat pada efisiensi yang dihasilkan,

dari grafik pada gambar 17 frekuensi 99,8KHz dan 74,9KHz memiliki efisinsi yang

cukup rendah dengan nilai rata-rata efisiensi 77.5%, sedangkan frekuensi 49,9KHz dan

25,2KHZ memliki efisiensi yang cukup tinggi dengan nilai rata-rata efisiensi 88.5%,

dikarenakan desain dari lilitan trafo ferit sendiri yang didesain pada frekuensi 30KHz.

Untuk pengaruh perubahan duty cycle terhadap keluaran F-SMPS, ialah pada

output tegangan, di pilih contoh tabel 4.11 pada hasil perubahan duty cycle bila nilai DT

(duty cycle) bernilali 5% maka keluaran pada F-SMPS tersebut ialah 3.81 Vdc, disaat

nilai DT dinaikan menjadi 10% maka keluaran F-SMPS menjadi 7.17 Vdc. Sehingga

semakin besar nilai duty cycle semakin tinggi juga nilai tegangan yang keluar, pada DT

45% menghasilkan tengangan 17.09 Vdc.

- Pengujian Pengaruh Beban antara F-SMPS dengan Power Supply Linier

Pada pengujian ini melihat apakah F-SMPS (forward switching mode power

supply) ini lebih baik terhadap konsumsi daya dibandingkan dengan power supply linier

yang menggunkan trafo step down.

hp
Line
Page 13: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐34  

Gambar 18. Grafik Watt Input pada Perbandingan Beban pada F-SMPS dengan Power

Supply Linier

Dari grafik pada gambar 19, menunjukan bahwa penggunaa SMPS dengan

topologi forward jauh lebih baik untuk konsumsi daya dengan beban yang sama dari

pada power supply linier menggunkan trafo step down. Terlihat dari konsumsi daya

input saat menggunakan power supply linier pada beban full sangatlah besar untuk

men-supply 7.95 watt yaitu, daya input yang diserap ialah 26.34 watt, sangat tidak

efisien yang dihasilkan oleh power supply linier sebesar 𝜼 = 30%, sedangkan F-SMPS

pada beban full cukup kecil untuk daya input yang diserap sebesar 7.34 watt. Sehingga

efisiensi pada F-SMPS cukup tinggi sebesar 𝜼 = 92%.

KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan

1. Dari hasil pengujian dengan memasukan nilai frekuensi yang telah ditentukan

25,2K Hz, 49,9K Hz, 74,9K Hz dan 99,8K Hz bahwa frekuensi mempengaruhi

hasil efisiensi pada Forward Switching Mode Power Supply, untuk frekuensi 74,9K

Hz dan 99,8K Hz medapatkan hasil rata – rata efisiensi yang rendah sebesar 77.5%

dibandingkan dengan frekuensi 49,9K Hz dan 25,2K Hz yang mendapatkan hasil

rata – rata efisiensi 88.5% dengan desain trafo ferit di frekuensi 30KHz. Untuk

pengujian dengan memasukan nilai duty cycle yang telah ditentukan 5%, 15%,

20%, 25%, 30%, 35%, 40%, dan 45% mempengaruhi volt output, semakin besar

duty cycle semakin besar juga volt output yang dihasilkan, begitu juga sebaliknya

semakin kecil nilai duty cycle yang diberikan semakin kecil juga volt output yang

dihasilkan.

2. Setelah dilakukan pembuatan dan pengujian bahwa Forward Switching Mode

Power Supply dapat menghasilkan efisiensi yang cukup baik yaitu rata – rata nilai

hp
Line
Page 14: RANCANG BANGUN DAN ANALISA KERJA FORWARD …

 PROSIDING  SENTRINOV  TAHUN  2017       VOLUME  3  –  ISSN:  2477  –  2097    

TE-­‐35  

efisiensi sebesar 72% - 96% dengan desain trafo ferit di frekuensi 30KHz dan duty

cycle yang diubah-ubah untuk medekati output tegangan 12V, sedangkan rata – rata

efisiensi dengan power supply linier dengan (trafo step down) dan rangkaian

regulator masih kurang efisien yaitu berkisar 20% - 40%.

DATAR PUSTAKA

Sholahuddin, Umar., 2007. Rancang Bangun Charger dengan Kaskade Flyback dan Buck Konverter Menggunakan Kontrol Fuzzy. Jurnal Politeknik Elektronika Negeri Surabaya-ITS.

Aries, M. Sugianto., 2011. Sistem Penerangan Darurat Menggunakan Forward Converter Sebagai Charging Baterai untuk Mensuplai LED. Jurnal Politeknik Elektronika Negeri Surabaya-ITS.

Maulana, Agung., 2015. Rancang Bangun Konverter Buck – Boost Menggunakan Fuzzy Logic untuk Pembangkit Listrik Tenaga Ombak. Jurnal Teknik Elektro – Universitas Telkom.

Mukti, Helmy H., 2016. Pemodelan Fuzzy Logic Control untuk Pengendalian PWM pada Buck Converter. Jurnal JNTETI.

Nuryamanaji. 2012. Teori dasar power supply switching. http://nuryamanaji. blogspot.co.id /2012/02/power-supply-switching.html. Diakses Tanggal 24 Desember 2016.

Desa, Haifizah binti md. 2010. FORWARD CONVERTER, Laporan Skkripsi Universitas Teknologi Malaysia.

Schie, David. 2005. Desiging Single – Switch Forward Converters. www.power electronics.com. Diakses Tanggal 4 Febuari 2017.

Billings, Keith. 2011. SWITHMODE POWER SUPPLY. Handbook Third Edition. Diakses Tanggal 19 Febuari 2017.

Anonymus. 2009. Forward Switched Mode Power Supply, dari L-23(DP)(PE)%20 ((EE)NPTEL).pdf. Diakses Tanggal 2 Maret 2017.

Anonymus. 2014. Switch-Mode Power Supply. Reference Manul. ON Semiconductor. Diakses Tanggal 6 Maret 2017.

Indrajati, Surya. 2009. Switch Mode Power Supply Menggunakan Boost Converter Sebagai PFC Converter. PENS-ITS, Diakses Tanggal 9 Maret 2017.

hp
Line