Rangkaian Chopper : Prinsip Kerja, Jenis dan Aplikasi
Karena penemuan dan penggunaan perangkat teknologi meningkat, kebutuhan kita akan listrik juga meningkat. Untuk memenuhi kebutuhan listrik berkelanjutan ini, berbagai metode dan sistem diperkenalkan. Di antara gadget dan perangkat yang kita gunakan, ada yang ditenagai oleh arus AC sedangkan ada yang berdaya DC.
Tidak semua perangkat memerlukan jumlah daya yang sama untuk beroperasi. Tetapi daya yang diberikan kepada rumah tangga melalui catu daya utama adalah AC dan dengan jumlah tetap sekitar 220V.
Kemudian untuk mengoperasikan perangkat yang bekerja pada arus DC diperlukan beberapa konverter. Untuk menggunakan hanya sejumlah kecil daya yang dibutuhkan dari supply 220V, jenis rangkaian tersebut yaitu rangkaian Chopper diperlukan.
Apa itu Rangkaian Chopper?
Chopper dikenal sebagai konverter DC ke DC. Mirip dengan transformator dari rangkaian AC, DC Chopper digunakan untuk meningkatkan dan menurunkan daya DC. Mereka mengubah daya DC tetap ke daya variabel DC. Dengan menggunakan ini, daya DC yang dipasok ke perangkat dapat disesuaikan dengan jumlah yang diperlukan.
Prinsip Kerja Rangkaian Chopper
Prinsip operasi DC chopper dapat dipahami dari diagram rangkaian di bawah ini. Rangkaian ini terdiri dari Dioda semikonduktor, Resistor, dan beban (muatan). Untuk semua jenis DC Chopper, nilai tegangan output dikontrol oleh penutupan dan pembukaan berkala dari sakelar yang digunakan dalam rangkaian.
DC Chopper dapat dilihat sebagai sakelar ON/OFF yang dapat dengan cepat menghubungkan atau memutuskan sumber untuk memuat koneksi. DC kontinu diberikan sebagai sumber ke chopper sebagai Vs dan DC pemotong diperoleh melintasi beban sebagai V0.
Output Tegangan dan Arus Gelombang
Di atas adalah output tegangan dan arus gelombang dari rangkaian DC Chopper. Dari bentuk gelombang tegangan, dapat dilihat bahwa selama periode TON tegangan beban V0 sama dengan tegangan sumber Vs. Tetapi ketika interval TOFF terjadi, tegangan DC turun ke nol, sehingga membuat arus pendek (konsleting).
Dalam arus gelombang, dapat dilihat bahwa selama interval TON arus beban naik ke nilai maksimum. Selama interval TOFF, arus beban runtuh. Dalam kondisi TOFF, chopper OFF, tegangan beban menjadi nol. Tetapi arus beban mengalir melalui Dioda FD, membuat arus hubung singkat (konsleting).
Dengan demikian, tegangan DC chopper dihasilkan di beban. Arus gelombang adalah kontinu yang naik selama kondisi TON dan runtuh selama status TOFF.
Klasifikasi Chopper
Berdasarkan prinsip operasi dan jenis chopper tegangan sumber ada berbagai jenis. Klasifikasi utama chopper adalah DC chopper dan AC Link chopper. Berdasarkan proses pergantian, mereka diklasifikasikan sebagai pemotong alami dan pemotong paksa.
Chopper komutasi yang dipaksakan selanjutnya diklasifikasikan sebagai DC Chopper Jones, DC Chopper Morgan. Berdasarkan nilai tegangan output, DC Chopper diklasifikasikan sebagai step down chopper, step up chopper, step-up/down chopper. Berdasarkan power loss yang terjadi pada switching time chopper diklasifikasikan sebagai Hard switched dan soft switched.
AC Link Chopper
Dalam klasifikasi chopper ini, inversi tegangan terjadi. Di sini tegangan DC diubah menjadi AC dengan bantuan inverter. Sekarang AC ini dilewatkan melalui transformator step-down atau step-up. Output dari transformator sekali lagi dikonversi menjadi DC oleh penyearah. Chopper Link AC sangat tebal dan menempati ruang yang luas.
DC Chopper
DC Chopper bekerja pada tegangan DC. Mereka bekerja sebagai transformator step up dan step down pada tegangan DC. Mereka dapat mengubah tegangan DC stabil konstan ke nilai yang lebih tinggi atau nilai yang lebih rendah berdasarkan jenisnya.
DC Chopper adalah perangkat yang lebih efisien, cepat dan optimal. Ini dapat dimasukkan pada chip elektronik. Mereka memberikan kontrol yang lancar atas tegangan DC.
Berbagai Jenis Chopper
Unsur utama berdasarkan yang Chopper dikategorikan adalah semikonduktor yang digunakan dalam rangkaian chopper. Berdasarkan posisi semikonduktor ini, DC Chopper dapat dibuat bekerja di salah satu dari empat kondisi kuadran. Tergantung pada kuadran DC Chopper operasi dikategorikan sebagai Tipe A, B, C, D, dan E
• DC Chopper tipe A bekerja di kuadran pertama. Dalam DC Chopper ini, tegangan dan arus keduanya positif dan mengalir dalam arah yang sama. Daya dari sumber ke beban dan tegangan output rata-rata kurang dari tegangan input DC.
• DC Chopper tipe B bekerja di kuadran kedua. Di sini tegangan beban positif dan arus negatif. Daya mengalir dari beban ke sumber. DC Chopper ini juga dikenal sebagai DC Chopper step-up.
• DC Chopper tipe C dibentuk oleh koneksi paralel DC Chopper tipe A dan tipe B.
• DC Chopper tipe D adalah DC Chopper tipe B kuadran dua dan DC Chopper Tipe E adalah DC Chopper gradien keempat.
Step Up Chopper
Step-up chopper berfungsi sebagai transformator step-up pada arus DC. Chopper ini digunakan ketika tegangan DC output harus dibuat lebih tinggi dari tegangan input.
Prinsip kerja chopper step up dapat dijelaskan dari diagram di atas. Di rangkaian, Induktor-L besar dihubungkan secara seri ke tegangan supply. Kapasitor-C mempertahankan tegangan output kontinu ke beban. Diodamencegah aliran arus dari beban ke sumber.
Ketika DC Chopper ON, tegangan supply VS diterapkan pada beban. Yaitu V0 = VS dan induktor mulai menyimpan energi. Pada kondisi ini, arus beban naik dari Imin ke Imax.
Ketika DC Chopper dimatikan, tegangan supply mengambil jalur dari L - D - Beban - VS. Selama periode ini induktor melepaskan ggl yang disimpan melalui dioda D ke beban. Dengan demikian total tegangan pada beban V0 = VS + Ldi/dt yang lebih besar dari tegangan input. Perubahan arus dari Imax ke Imin.
Step –up chopper juga dikenal sebagai Boost choppers. Aplikasi step up choppers termasuk pengisian baterai dan sebagai penguat tegangan.
Aplikasi Chopper
Konverter DC ke DC diterapkan untuk banyak aplikasi seperti di
• Sistem SMPS (Switched Mode Power Supply).
• di motor DC sebagai pengendali kecepatan.
• Penguat tegangan DC.
• Pengisi daya baterai.
• Sistem kereta api.
• Mobil listrik dll...
DC Chopper juga digunakan dalam sistem pemrosesan sinyal. Pada DC Chopper, tegangan output dapat dikontrol menggunakan banyak teknik yang berbeda seperti PWM (modulasi lebar pulsa), modulasi frekuensi, variabel frekuensi, lebar pulsa variabel, kontrol CLC, dll.
