LISTRIK DAN ELEKTRONIKA: Sekilas Tentang Pengubahan Daya DC-DC Tipe Peralihan

Pengubah SEPIC

Jika kombinasi Buck dan Boost diinginkan tanpa adanya proses pembalikan tegangan, maka salah satu pilihannya adalah dengan konfigurasi SEPIC seperti yang terlihat pada gambar 8. Persamaan tegangan CCM yang dipakai untuk SEPIC adalah:

(7)

Gambar 8. Pengubah SEPIC Keuntungan pada SEPIC dapat disebut misalnya memiliki arus masukan dengan tingkat ripple rendah, tidak memakai transformer, penjagaan kerusakan pada rangkaian melalui kapasitor jika switch gagal berfungsi (capacitive isolation). Kekurangan yang ditemui misalnya tidak adanya isolasi antara sisi masukan dan keluaran serta tegangan keluaran memiliki riple yang tinggi. SEPIC sering digunakan pada aplikasi perbaikan faktor daya (Power Factor).

Pengubah Forward

Dalam pengubah Forward, transformer digunakan untuk mengisolasi sisi masukan dari keluaran. Seperti Buck, tegangan keluaran yang dihasilkan lebih rendah atau sama dengan tegangan masukan. Persamaan CCM untuk tegangan keluaran ialah:

Dalam topologinya, pengubah Forward dapat menggunakan satu switch seperti pada Gambar 9 atau dengan dua switch seperti pada Gambar 10. Keduanya memiliki karakteristik tegangan keluaran yang ripplenya rendah, namun ripple arus masukan yang tinggi. Konfigurasi Forward dapat digunakan pada aplikasi yang membutuhkan keluaran lebih dari satu (multiple outputs).

Gambar 9. Pengubah Forward dengan satu switch

Gambar 10. Pengubah Forward dengan dua switch

Pengubah Half Bridge

Konfigurasi lain yang fungsinya serupa dengan Buck namun memiliki isolasi antara sisi masukan dan keluaran dikenal dengan Half Bridge dan Full Bridge. Pada dasarnya, rangkaian half bridge menggunakan dua switch sedangkan pada full bridge menggunakan empat switch. Tegangan keluaran yang dihasilkan Full Bridge adalah dua kali dari Half Bridge pada frekuensi peralihan dan Duty ratio yang sama, dan persamaannya adalah sebagai berikut:

Half Bridge:

Full Bridge:

Gambar 11. Pengubah Half Bridge

Gambar 12. Pengubah Full Bridge

Kedua konfigurasi tersebut sering dimanfaatkan dalam aplikasi tegangan masukan tinggi, tegangan keluaran yang bersih dari ripple dan juga untuk aplikasi daya tinggi (high power). Selain jumlah komponen yang bertambah dibandingkan dengan Buck, kedua konfigurasi ini juga memiliki arus masukan yang tingkat ripplenya tinggi.

Pengubah Push-Pull

Pada Push-Pull, persamaan tegangan yang dipakai sama dengan persamaan untuk Full Bridge, namun bila dilihat dari rangkaiannya, hanya dua switch yang digunakan. Dengan demikian Push-Pull merupakan alternatif yang lebih murah dari Full Bridge pada aplikasi tegangan masukan yang rendah. Sama halnya dengan Full Bridge, pengubah Push-Pull memiliki tegangan keluaran yang rendah tingkat ripplenya, namun cukup tinggi ripple pada arus masukannya.

Gambar 13. Pengubah Push-Pull

Pengubah Flyback

Jika kombinasi yang diinginkan adalah seperti Buck-Boost namun menggunakan isolasi antara sisi masukan dan keluaran, maka konfigurasi yang dapat dipakai adalah Flyback. Persamaan tegangan CCM yang digunakan:

Gambar 14. Pengubah Flyback

Flyback memiliki ripple yang tinggi pada tegangan keluarannya dan sering dijumpai pada aplikasi daya rendah, dan juga pada aplikasi yang membutuhkan keluaran banyak (multiple outputs).

Kesimpulan

Kilasan tentang beberapa konfigurasi yang umum dipakai untuk metoda pengubahan daya DC-DC tipe peralihan telah dibahas dalam artikel ini. Seperti telah disinggung sebelumnya bahwa pada tipe peralihan, proses pengubahan daya dapat dicapai dengan lebih efisien daripada metoda pengubahan tipe linier. Berkembangnya teknologi pembuatan semikonduktor tidak hanya membuat metoda tipe peralihan menjadi semakin efisien dan murah dimasa mendatang, tetapi juga semakin mendorong bertambah luasnya jenis jenis aplikasi dari tipe peralihan tersebut. Pada akhirnya, dapat dipastikan, bahwa dimasa datang, peranan penting dari tipe peralihan tersebut akan lebih terlihat lagi dampaknya disegala bidang aplikasi baik yang berdaya rendah, medium, atau pun tinggi, mulai dari aplikasi elektronika, mesin, kelistrikan, komunikasi, transportasi sampai pada aplikasi industri lainnya. Oleh karena itu pentingnya pendidikan dan latihan dibidang pengubahan daya pada khususnya dan elektronika daya (Power Electronics) pada umumnya harus lebih digalakkan lagi baik dalam sektor akademis maupun sektor industri. Dengan demikian, dapat diharapkan bahwa Indonesia dimasa mendatang dapat lebih berperan aktif dan turut menyumbang pemikiran dalam pengkajian, penerapan dan pengembangan bidang teknologi elektronika daya tersebut.