2. Course Books
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
“Power Electronics Circuits,
Devices and Applications”,
Muhammed H. Rashid
Prentice Hall, 2003
“Power Electronics”
Daniel W. Hart
McGraw-Hill, 2011
3. Konten Perkuliahan
Pendahuluan tentang konsep elektronika daya,
saklar elektronik, rangkaian simulasi
Perhitungan Daya, pemulihan daya, nilai efektif (RMS),
perhitungan daya untuk gelombang non-sinusoidal
Penyearah AC/DC (AC/DC rectifier)
– Dioda dan penyearah tidak terkendali, setengah gelombang
dan gelombang penuh, penyearah satu fasa dan 3 fasa
– Thyristors dan penyearah terkendali, setengah gelombang dan
gelombang penuh, penyearah satu fasa dan 3 fasa
AC/AC konverter, satu dan tiga fasa tegangan AC
terkendali, cycloconverter.
DC/DC converters; Buck, boost, buck-boost dan cuk
converters
DC/AC inverters; satu dan tiga fasa jembatan penuh PWM
inverters, multilevel inverters
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
ELEKTRONIKA
DAYA
4. Course web page
https://sites.google.com/site/mutluboztepe/ee328
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
5. Midterm exam (30%)
Lab. grade (15%)
Design Project (10%)
Final exam (45%)
Final grade (100%)
kebijakan penilaian
Semua laporan dan tugas harus dikumpul sebelum tanggal jatuh
tempo. Pengumpulan yang terlambat tidak akan diterima.
Harap membaca dengan cermat dokumen pada web
Keberhasilan di laboratorium sangat penting untuk lulus kuliah.
Peserta yang mengulang harus mengulangi semua kegiatan
kuliah; yaitu bagian laboratorium, dan proyek desain.
Mahasiswa harus memiliki kehadiran minimal 70% kelas. Untuk
mahasiswa yang mengulang harus memenuhi syarat sebelumnya
Penilaian Kuliah
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
6. LABORATORIUM
Total eksperimen adalah 8
Membutuhkan breadboard untuk
membuat rangkaian di
laboratorium
Setiap siswa dalam kelompok
harus mempelajari manual lab
dan meyiapkan laporan awal
sebelum masuk ke dalam lab.
Setiap kelompok harus
menyiapkan laporan praktikum
sampai minggu depan.
Grading:
Preliminary report %25
Practical works %25
Experiment reports %25
Final exam %25
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
7. Desain Proyek
Tujuan: Tujuan dari proyek ini untuk mendesain, simulasi,
membuat dan mengji converter elektronika daya dan rangkaian
kontrolnya.
Permasalahan: Buat sebuah stroboskop LED yang menyala
dengan sembarang nomor yang dipilih pada kertas Disc yang
diputar oleh motor DC dan dikontrol menggunakan
mikrontroler dan diamati dari PC via Bluetooth atau USB
Pilih konverter yang sesuai, tentukan semua nilai komponen
dan verifikasi desain Anda dengan eksperimen
Lihat materi di website untuk informasi yang lebih jelas untuk proyek
ini
Batas akhir pengumpulan tugas: 26.02.2017.
Batas akhir laporan final Proyek: 29.04.2017.
IMPORTANT NOTE! Plagiarism will not be tolerated, and results
in failure for the project and frequently failing grade for the
course.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Demo #1
Demo #2
Demo #3
9. Syncronization is important!
Pulsa LED dan kecepatan motor DC tidak sinkron
Pulsa LED dan kecepatan motor DC sinkron
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
10. Design project of 2017
Desain pengisi daya ponsel USB yang diberi energi dari soket
pemantik api mobil
Sample video #1
Sample video #2
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
11. Design project of 2015
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
"Desain pengkondisi daya untuk pembangkit listrik tenaga angin"
12. Some photos from 2014 year projects
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Arduino Mega 2560
13. Some photos from 2014 year projects
M. BALLI, I.S. UNALMIS, M.GULECYUZ, A.K. COSTU, F.AKKESEN
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
14. Some photos from 2014 year projects
B.Güzin, B.Süslü,
A.E.Halk, S. Eren,
B.E. Özhan
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
15. Some photos from 2014 year projects
Y
. SOYASLAN
E. ÇETİN
S.A. OĞAN,
E.AFTAFA
O. DURAN
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
AndroidApp
16. Significant figures (S.F.)/Angka-angka Penting
Angka penting suatu bilangan adalah jumlah digit yang
memberikan kontribusi terhadap ketepatannya.
– Semua digit bukan nol dianggap angka penting. (Ex. 91 has two S.F.)
– Nol yang muncul di antara dua digit bukan nol adalah angka penting.(Ex.
101.1203 has 7 S.F.)
– Angka nol di depan bukan angka penting. (Ex. 0.00052 has 2 S.F.)
– Angka nol di belakang angka yang mengandung titik desimal adalah angka
penting. (ex. 12.2300 has 6 S.F.)
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
3 S.F. 0.00342 342 340
2 S.F. 0.00012 0.14 x 102
5 S.F. 103.45 012.230 101.12
6 S.F. 0.000122300 12.2300
Number S.F.
3.42 x 10-3 3
3.42 x 102 3
3.40 x 102 3
3.4 x 102 2
Dalam bentuk eksponensial, perkalian memiliki semua presisi, kecuali
eksponen!. Oleh karena itu eksponen tidak dianggap sebagai angka penting
17. Calculations with S.F.
Penjumlahan dan pengurangan: Banyaknya tempat setelah titik
desimal dalam jawaban kurang dari atau sama dengan jumlah
tempat desimal terkecil dari suku-suku tersebut.
Perkalian dan pembagian: Jumlah angka penting hasilnya sama
dengan angka penting terkecil. dari syarat.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
18. A student calculation in exam
Gunakan setidaknya 3 angka penting untuk semua perhitungan
dalam ujian. 10 mV
10 𝑚𝑉
3 𝑚𝐴
=
3.3Ω 3.33Ω
Wrong! Correct
An example to emphasize the importance of S.F..
Be careful!
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
2.100000
2f
4.8uH
0.6(10.6)2
10
D(1 D)2
R
L
Duty 1
12
0.6
36
2.100000
2f
3.71uH
0.666(10.666)2
10
D(1 D)2
R
L
Duty 1
12
0.666
36
Terribly wrong! Correct
1S.F. !!! 3S.F. !!!
It should be
Error 29.3%
19. Outline Perkuliahan
Apa yang dimaksud elektronika daya ?
Bidang aplikasi
Klasifikasi Konversi
Konversi beberapa langkah
Konsep elektronika Daya
Operasi linier atau saklar ?
Saklar Elektronik
– Dioda
– Thyristors, GTOs, MCTs, Triacs
– BJT, MOSFETs, IGBTs
Sejarah elektronika daya
Saklar seleksi
Persyaratan pendinginan
Pengenalan PSIM simulation
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
EEKTRONIKA
DAYA
20. Apa yang dimaksud elektronika daya ?
Elektronika daya adalah cabang teknik yang menggabungkan
pembangkitan, transformasi, dan distribusi energi listrik melalui sarana
elektronik. (Kevin Bai)
Elektronika daya adalah aplikasi elektronika solid-state untuk kontrol dan
konversi tenaga listrik. (Wikipedia)
Dalam arti luas, tugas elektronika daya adalah memproses dan mengontrol
aliran energi listrik dengan memasok tegangan dan arus dalam bentuk yang
sesuai secara optimal untuk beban pengguna. (Mohan et.al.)
Elektronika daya menggabungkan daya, elektronika, dan
kontrol.(M.Rashid)
Elektronika daya adalah penerapan konverter statis untuk memproses dan
mengontrol energi listrik. (Hacı Bodur)
Rangkaian elektronika daya mengubah daya listrik dari satu bentuk ke
bentuk lainnya menggunakan perangkat elektronik. Konversi dilakukan
dengan menggunakan sakelar elektronik, kapasitor, magnet, dan sistem
kontrol(Daniel Hart)
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
21. Interdisciplinary nature of power electronics
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Power
Electronic
s
Circuit
theory Solid-
state
physics
Simulation
and
computing
Electric
machine
s
Power
system
s
Electromagnetic
s
Electronic
s
Signal
processing
s
Contro
l
theory
22. Ruang Lingkup Elektronika Daya
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Power Level Example System
miliWatt
GigaWatt
0.1-10 W Peralatan yang dioperasikan dengan baterai
10-100 W Sistem tenaga satelit, catu daya flyback offline
100-1 kW Power supply komputer, Blender
1-10 kW Mesin las elektronik
10-100 kW Mobil listrik, Pengereman arsu Eddy
100kW-1 MW Micro-SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage)
10MW-100 MW Magnetic aircraft lunch, Lokomotif besar, Distribusi daya
100MW-1 GW Power plant
>1 GW High Voltage DC Transmisi (HVDC)
Aplikasi elektronika daya berkisar dari peralatan konversi daya
tinggi seperti transmisi daya dc hingga peralatan sehari-hari, seperti
obeng nirkabel, catu daya untuk komputer, pengisi daya ponsel,
dan mobil hibrida.
23. Bidang Aplikasi (1)
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Konversi daya frekuensi tinggi
o DC/DC converters, DC/AC inverters
Konversi daya frekuensi rendah
– AC/DC Line rectifiers
Sistem Distribusi Daya
Perangkat-perangkat Daya
Transmisi Daya
– HVDC
– HVAC
Kualitas Daya
– Power factor correction
– Harmonic reduction
• Passive filtering
• Active filtering
Worlds smallest power converter, Murata Inc.
24. Bidang Aplikasi (2)
Kontrol pemanas dan pencahayaan
Pemanas induksi
Ballast lampu neon
Motor driver
Battery chargers
Kendaraan listrik, pengereman secara regeneratif
Switching power supplies
Uninterruptible power supplies (UPS)
Transmisi daya elektrik
Automotive electronics (Ignition, alternators)
Energy storage (Flywheel, super conductor, super capacitor)
Pengkondisian daya untuk sumber daya alternatif: Solar cells, Fuel
cells, Wind turbines)
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
25. PC ATX power supply
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
31. Wireless charging of EVs
Project Title: Design and Optimization
of a Contactless Charging System
for Electric Vehicles
Supported by Tübitak
Nominal power: 2 kW
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
33. Smart grid
Jaringan listrik melibatkan semakin banyak elektronika daya..
Tingkat penetrasi sumber daya terbarukan yang tidak stabil ke jaringan masa
depan dapat ditingkatkan hanya dengan strategi kontrol cerdas dengan
menggunakan peralatan elektronika daya yang sesuai.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
34. Conversion clasification
According to power conversion type:
– AC input - DC output (rectifier)
• Full wave rectifier
– DC input - AC output (inverter)
• 220VAC/50Hz inverter with battery input
– DC input - DC output (converter)
• Voltage regulator
– AC input - AC output (converter,cycloconverter)
• Dimmer, speed control of induction machine
According to the power flow direction
– Unidirectional
– Bidirectional
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
35. AC-DC bidirectional converter
Aliran daya sesaat melalui konverter dapat maju atau mundur
setiap saat..
Operasi penyearah: Daya mengalir dari sumber AC ke sumber
DC dalam arah maju.
Operasi inverter: Daya mengalir dari sumber DC ke sumber
AC dengan arah mundur.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
36. Multistep conversion
Konversi daya dapat menjadi proses multi langkah yang
melibatkan lebih dari satu jenis konverter.
Misalnya, konversi ac-dc-ac dapat digunakan untuk memodifikasi
sumber ac dengan terlebih dahulu mengubahnya menjadi arus
searah dan kemudian mengubah sinyal dc menjadi sinyal ac yang
memiliki amplitudo dan frekuensi berbeda dari sumber ac asli.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
AC-DC DC-AC
AC-AC converter
AC AC
DC
37. Konsep konversi daya (1)
Tujuannya adalah The purpose is to supply 3 V to a load resistance.
Salah satu solusi sederhana adalah dengan menggunakan pembagi
tegangan.
Masalah 1 (regulasi): jika nilai resistansi beban berubah, tegangan keluaran
akan berubah kecuali resistansi 2RL berubah secara proporsional.
Problem 2 (efficiency): the power absorbed by the 2RL resistor is twice as
much as delivered to the load and is lost as heat, making the circuit only
33.3% efficient.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
38. Konsep konversi daya (2)
Salah satu solusi adalah menggunakan pass transistor.
Pass transistor bekerja sebagai resistor variabel.
Masalah 1 (regulasi) dapat diselesaikan dengan menggunakan sistem kontrol.
Sistem control bekerja pada transistor untuk menghasilkan tegangan keluaran
yang tetap dengan mengatur variasi resistansi yang berlaku pada pass transistor.
Regulator jenis ini dikenal sebagai Regulator Linear.
Tapi masalah 2 (frekuensi rendah) tetap ada!!!!
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Pass transistor
39. Konsep konversi daya (3)
Solusi design yang lebih diperlukan adalah menggunakan saklar
elektronik dibandingkan pass transistor
Saklar dibuka dan ditutup secara berkala
Regulator jenis ini dikenal sebagai Switching Regulator.
Jika saklar ditutup selama sepertiga periode, nilai rata-rata vx(t)
(dilambangkan sebagai Vx) adalah sepertiga dari tegangan sumber.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
40. Konsep konversi daya (4)
Bagaimana dengan efisiensinya?
Daya sesaat yang diserap oleh sakelar adalah hasil dari
tegangan dan arusnya.
Ketika saklar terbuka, daya yang diserap adalah 0 karena arus
yang ada di dalam bernilai 0.
Ketika saklar terbuka, daya yang diserap adalah 0 karena tegangan
diatasnya bernilai 0.
Karena daya yang diserap oleh sakelar adalah nol untuk kondisi
terbuka dan tertutup, semua daya yang disuplai oleh sumber 9V
dikirim ke RL, sehingga rangkaian menjadi 100% efisien.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
41. Konsep konversi daya (5)
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Tapi terdapat masalah yang serius: gelombang tegangan output tidak
murni DC!
Namun, bentuk gelombang tegangan vx(t) dapat dinyatakan sebagai deret
Fourier
Low Pass
Filter
42. Untuk membuat tegangan 3 Vdc, vx(t) is diterapkan pada low-pass filter.
Low-pass filter yang ideal memungkinkan komponen dc dari
tegangan melewati output sambil menghilangkan kondisi ac,
sehingga menciptakan output dc yang diinginkan.
Konsep konversi daya (6)
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
43. Konsep konversi daya (7)
Bagaimana dengan pengaturan tegangan keluaran?
Proses konversi daya biasanya melibatkan kontrol sistem.
Kuantitas keluaran konverter seperti tegangan dan arus diukur, dan
parameter operasi disesuaikan untuk mempertahankan keluaran yang
diinginkan.
Dalam contoh kami, sistem kontrol umpan balik akan mendeteksi jika tegangan
keluaran tidak 3 V dan menyesuaikan penutupan dan pembukaan saklar
sesuai dengan kondisi tersebut.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
44. Konsep konversi daya (8)
Mengenai regulator switching dalam praktiknya:
Dalam praktiknya, filter akan mengalami beberapa kerugian dan
akan menyerap sebagian daya.
Selain itu, alat elektronik yang digunakan untuk saklar tidak akan
sempurna dan akan mengalami kerugian.
Namun, efisiensi konverter masih cukup tinggi (lebih dari 90 persen).
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Los
s
Los
s
45. Saklar Elektronik
Saklar elektronik memliki karakteristik dengan dua kondisi
• Kondisi ON: idealnya short circuit,
• Kondisi OFF: idealnya open circuit
Jika saklar ideal, baik arus saklar maupun tegangan saklar adalah
nol, sehingga daya yang diserap adalah nol.
Namun, secara actual perangkat menyerap Sebagian daya,
– Ketika kondisi ON,
– saat melakukan transisi antara status ON dan OFF..
Perilaku rangkaian tidak terpengaruh secara signifikan oleh saklar
yang tidak ideal, jika penurunan tegangan pada sakelar
penghantar kecil dibandingkan dengan tegangan rangkaian
lainnya.
Oleh karena itu saklar semikonduktor biasanya dimodelkan
sebagai saklar ideal.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
46. Dioda
Sakelar elektronik paling sederhana
Tak terkendali
Kondisi ON dan OFF ditentukan oleh tegangan dan arus pada
rangkaian.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
47. Efek pemulihan terbalik
Karakteristik dinamik penting dari dioda non-ideal adalah
pemulihan arus balik.
Ketika dioda mati, arus di dalamnya berkurang dan sesaat
menjadi negatif sebelum menjadi nol.
Waktu trr is waktu pemulihan terbalik, yang biasanya kurang dari
1s.
Silicon carbide (SiC) dan diode Schottky memiliki efek
pemulihan terbalik yang sangat sedikit.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
49. Thyristor (SCR) dan GTO
Dioda yang dapat dikontrol dengan tiga terminal
SCR (Silicon Controlled Rectifier)
GTO (Gate turnoff thyristor)
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
50. Triacs dan MCT
– Triac: Two back-to-back thyristor
– MCT (Mos controlled thyristor)
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
52. Transistors
Tiga perangkat terminal
Berbeda dengan dioda, menghidupkan dan mematikan transistor
dapat dikontrol.
Tipe:
– MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
– BJT (Bipolar Junction Transistor)
– IGBT (Isolated Gated Bipolar Transistor)
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
53. MOSFETS
MOSFET adalah perangkat yang dikontrol dengan tegangan. Tegangan
gerbang ke sumber yang cukup besar akan mengaktifkan perangkat,
menghasilkan tegangan kondisi pada saluran sumber yang kecil.
Resistansi dalam keadaan disebut RDS(on)
Konstruksi MOSFET menghasilkan dioda yang bersifat parasit yang terkadang
dapat digunakan untuk keuntungan dalam rangkaian elektronika daya.
MOSFET Daya adalah tipe peningkatan daripada tipe sebelumnya.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
54. BJT
Keadaan aktif untuk BJT daya dicapai dengan menyediakan arus
yang cukup pada base
Tegangan saturasi kolektor-emitor biasanya 1 hingga 2 V untuk daya
BJT.
Arus base nol menyebabkan transistor mati..
Power BJT biasanya memiliki nilai hFE yang rendah, bisa lebih rendah dari 20.
Sambungan Darlington meningkatkan hFE efektif, yang mengurangi
kebutuhan base driver saat ini.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
55. IGBT
IGBT adalah koneksi terintegrasi dari MOSFET dan BJT.
Sirkuit penggerak untuk IGBT seperti MOSFET, sedangkan
karakteristik keadaan aktif seperti BJT.
IGBT telah menggantikan BJT di banyak aplikasi.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
59. History of power electronics
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Mercury arc
rectifier Vacuum-
tuberectifier
Thyratron
Invention of
Power MOSFET
and
Power BJT
Invention
of
Thyristo
r
1900 1957 mid
1970s
late
1980s
Pre-
history
1st
phase
2nd
phase
3rd
phase
Power
diode
Tyristor
GTO
Power
MOSFET
Power BJT
Thyristor
(microprocess
or)
Invention
of
IGBT
IGBT
Power
MOSFET
Thyristor
(DSP)
60. Switch selection
Pemilihan perangkat daya untuk aplikasi tertentu tidak hanya
bergantung pada tingkat tegangan dan arus yang diperlukan, tetapi
juga pada karakteristik pensaklarannya.
– Transistors dan GTOs menyediakan kontrol untuk turn-on dan turnoff
– SCRs of turn-on tapi turnoff
– dan dioda tidak keduanya.
Kecepatan switching dan kerugian daya yang terkait sangat
penting dalam rangkaian elektronika daya.
The BJT perangkat pembawa minoritas yang memiliki
penundaan penyimpanan pembawa minoritas.
The MOSFET adalah perangkat pembawa mayoritas yang
tidak memiliki penundaan penyimpanan pembawa minoritas
Oleh karena itu, MOSFET memiliki keunggulan dalam
kecepatan switching. Umumnya memiliki kerugian switching
yang lebih rendah dan lebih disukai daripada BJT.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
61. Example 1-1
Saklar S1 terhubung pada sumber tegangan (Vs=24V) ke sumber
arus (Io=2A). Frekuensi perpindahan adalah 200 kHz.
Ketika S1 terbuka, S2 harus tertutup untuk memberikan jalur
pada arus
Sama halnya, ketika S2 terbuka, S1 tertutup.
Pilih perangkat switching untuk S1 dan S2.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
62. Switch S1 selection
Arus S1 selalu berada di arah positif;
i1>0
Tegangan S1 iselalu berada pada arah positif;
v1>0
Titik operasi steady-state untuk S1 adalah;
– (v1,i1)=(0,I0) untuk kondisi tertutup
– (v1,i1)=(Vs,0) untuk kondisi terbuka
S1 harus tidak aktif ketika I1>0
dan harus aktif ketika v1>0.
Jadi, perangkat yang digunakan untuk S1 harus
memberikan control penuh pada kedua kondisi aktif
dan tidak aktif.
Karakteristik BJT sesuai dengan kebutuhan.
Tetapi MOSFET akan menjadi pilihan yang baik
karena frekuensi switching yang diperlukan,
persyaratan penggerak gerbang yang
sederhana, dan persyaratan tegangan dan arus
yang relatif rendah (24 V dan 2 A).
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
63. Switch S2 selection
Titik kerja pada sumbu arus positif dan sumbu arus negatif
Oleh karena itu, arus positif pada S2 merupakan syarat untuk
mengaktifkan S2.,
dan ketika ada tegangan negatif, S2 harus dimatikan.
Ini cocok dengan operasi dioda dan tidak diperlukan kontrol lain
untuk perangkat
Dioda adalah pilihan yang tepat untuk S2.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
64. Rangkaian tersebut dapat diwujudkan dengan menggunakan mosfet
dan dioda sebagai berikut:
Arus maksimum 2A dan tegangan maksimum dalam kondisi
pemblokiran adalah 24V
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Switch implementation
24 V
2A
65. Meskipun dioda adalah perangkat yang cukup dan sesuai
untuk S2, mosfet juga akan berfungsi pada posisi ini.
Keuntungan menggunakan mosfet adalah untuk mendapatkan
penurunan tegangan yang jauh lebih rendah jika dibandingkan
dengan dioda, sehingga kehilangan daya yang rendah dan
efisiensi yang lebih tinggi.
Kerugiannya adalah diperlukan kontrol yang lebih kompleks.
Metode kontrol ini dikenal sebagai rektifikasi sinkron
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Alternative switch implementation
24 V 2A
66. Kebutuhan pendinginan
Konverter daya belum 100% efisien karena adanya rugi-rugi daya
yang timbul pada semikonduktor daya dan komponen lainnya.
Kehilangan daya diubah menjadi panas, dan menaikkan suhu
perangkat. Jika panas tidak dikeluarkan dari perangkat dengan benar,
suhu dapat melebihi batas (~150°C) dan dapat merusak perangkat.
Oleh karena itu, panas harus dihilangkan
dari alat dengan menggunakan metode
perpindahan panas, dan suhu harus dijaga
di bawah batas maksimum.
Heatsink dapat digunakan untuk disipasi
daya ke ambien melalui konveksi.
Kapasitas pembuangan panas dapat
ditingkatkan dengan meningkatkan volume
yang mengurangi hambatan termal antara
perangkat daya dan ambien.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
67. Force cooling
Kapasitas pembuangan panas
heatsink di bawah konveksi alami
terbatas karena volume heatsink
meningkat secara berlebihan.
Dalam situasi ini, pendinginan
konveksi paksa dapat menjadi
pilihan yang sangat meningkatkan
konduktivitas termal.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
1.5°C/W
for infinite heatsink
Below 0.5°C/W
with airflow
68. PC mainboard cooling
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Heat pipe contains
heat transfer liquid
circulating naturally
Heatsink
69. Laptop mainboard cooling
Ruang terbatas untuk pendinginan.
Pipa panas adalah teknologi penting untuk mendapatkan
profil rendah dan volume rendah.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Heatpipe
Heatsink
With fan
70. Water cooling
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Water
inlet
Water
outlet
hollow
Suitable for high power applications;
such as electric cars
71. Computer Simulation
Simulasi komputer adalah alat analisis dan desain yang
sangat penting untuk elektronika daya.
PSIM - Powersim adalah perangkat lunak yang ditujukan untuk
simulasi elektronika daya.
Spice adalah program simulasi sirkuit yang dikembangkan di
University of California di Berkeley.
Pspice adalah versi spice yang tersedia secara komersial yang
dikembangkan untuk komputer pribadi.
OrCad Capture adalah program antarmuka grafis untuk simulasi
Pspice.
Ltspice adalah perangkat lunak freeware oleh Linear Technology
yang mengimplementasikan simulator Spice untuk sirkuit
elektronik.
Proteus – Labcenter adalah perangkat lunak simulasi sirkuit
interaktif yang menggunakan mesin serupa dengan rempah-
rempah.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
72. PSIM
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017
Check the sample projects and
read the tutorials.
74. Simulation exercise
Simulasikan rangkaian berikut menggunakan perangkat lunak PSIM.
Dapatkan tegangan output dan bentuk gelombang arus induktor
sebagai berikut.
EE328 Power Electronics, Dr. Mutlu Boztepe, Ege University, 2017