Istanto W. Djatmiko, M.Pd. ELEKTRONIKA DAYA A. KOMPETENSI YANG DIHARAPKAN Setelah mengikuti materi ini diharapkan peserta memiliki kompetensi antara lain sebagai berikut: 1. Menguasai karakteristik komponen elektronika daya sebagai sakelar elektronik. 2. Menguasai prinsip kerja rangkaian penyearah daya, penyearah terkendali (konverter), ac regulator, chopper, dan inverter. 3. Melakukan analisis sederhana rangkaian penyearah daya, konverter, ac regulator, chopper, dan inverter dengan beban resistif. B. INDIKATOR Pencapaian kompetensi materi ini ditunjukkan dengan indikator : 1. Peserta dapat menjelaskan karakteristik komponen elektronika daya sebagai sakelar elektronik, antara lain : dioda, SCR, transistor, dan MOSFET. 2. Peserta dapat menjelaskan prinsip kerja rangkaian penyearah daya, konverter, ac regulator, chopper, dan inverter melalui performansi bentuk gelombang tegangan dan arus masukan dan luaran dari masing- masing rangkaian elektronika daya. 3. Peserta dapat menyelesaikan perhitungan sederhana dari rangkaian penyearah daya, konverter, ac regulator, chopper, dan inverter dengan beban resistif. C. MATERI 1. Pendahuluan Rangkaian elektronika daya merupakan suatu rangkaian listrik yang dapat mengubah sumber daya listrik dari bentuk gelombang tertentu (seperti bentuk gelombang sinusoida) menjadi sumber daya listrik dengan bentuk gelombang lain (seperti gelombang nonsinusoida atau 43
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Istanto W. Djatmiko, M.Pd.
ELEKTRONIKA DAYA
A. KOMPETENSI YANG DIHARAPKAN
Setelah mengikuti materi ini diharapkan peserta memiliki kompetensi antara lain sebagai
berikut:
1. Menguasai karakteristik komponen elektronika daya sebagai sakelar elektronik.
2. Menguasai prinsip kerja rangkaian penyearah daya, penyearah terkendali (konverter), ac
regulator, chopper, dan inverter.
3. Melakukan analisis sederhana rangkaian penyearah daya, konverter, ac regulator, chopper,
dan inverter dengan beban resistif.
B. INDIKATOR
Pencapaian kompetensi materi ini ditunjukkan dengan indikator :
1. Peserta dapat menjelaskan karakteristik komponen elektronika daya sebagai sakelar
elektronik, antara lain : dioda, SCR, transistor, dan MOSFET.
2. Peserta dapat menjelaskan prinsip kerja rangkaian penyearah daya, konverter, ac regulator,
chopper, dan inverter melalui performansi bentuk gelombang tegangan dan arus masukan
dan luaran dari masing-masing rangkaian elektronika daya.
3. Peserta dapat menyelesaikan perhitungan sederhana dari rangkaian penyearah daya,
konverter, ac regulator, chopper, dan inverter dengan beban resistif.
C. MATERI
1. Pendahuluan
Rangkaian elektronika daya merupakan suatu rangkaian listrik yang dapat mengubah
sumber daya listrik dari bentuk gelombang tertentu (seperti bentuk gelombang sinusoida)
menjadi sumber daya listrik dengan bentuk gelombang lain (seperti gelombang nonsinusoida
atau gelombang arus searah) dengan menggunakan piranti semikonduktor daya.
Semikonduktor daya memiliki peranan penting dalam rangkaian elektronika daya.
Semikonduktor daya dalam rangkaian elektronika daya umumnya dioperasikan sebagai sakelar
(switching), pengubah (converting), dan pengatur (controlling) sesuai dengan unjuk kerja
rangkaian elektronika daya yang diinginkan.
Seperti karakteristik sekelar pada umumnya, karakteristik semikonduktor daya yang
dioperasikan sebagai sakelar elektronik memiliki dua keadaan; yaitu kondisi ’ON’ dan kondisi
’OFF’. Hal ini berarti, rangkaian dalam keadaan ’tertutup’ atau ’terbuka’. Dalam kondisi ideal,
semikonduktor daya yang dioperasikan sebagai sekelar elektronik hanya menyerap daya yang
relatif kecil, baik saat kondisi ’ON’ maupun ’OFF’ atau bahkan dalam kondisi tertentu daya yang
diserap dapat diabaikan (nol). Keuntungan lain dari proses pensakelaran ini dapat dilakukan
43
Elektronika Daya
sekaligus proses pengubahan (converting) dan atau proses pengaturan (controlling) dari suatu
rangkaian elektronika daya. Proses pengubahan dimaksudkan dapat mengubah bentuk
sumber listrik tertentu menjadi bentuk sumber listrik lain, seperti sumber listrik arus bolak-balik
(alternating current-AC) menjadi sumber listrik arus searah (direct current-DC). Proses
pengaturan berarti dapat melakukan variasi besaran luaran yang dihasilkan dari rangkaian
elektronika daya tertentu.
Aplikasi rangkaian elektronika biasanya digunakan pada peralatan konversi daya listrik
yang besar; seperti : transmisi daya listrik, pengaturan motor listrik secara elektronis di industri;
hingga peralatan listrik keperluan sehari-hari. Sebagai contoh, pengaturan lampu (dimmer) dan
Uninterutable Power Supply (UPS) merupakan aplikasi rangkaian elektronika daya yang sering
dijumpai dalam pemakaian sehari-hari.
Umumnya, rangkaian elektronika daya dapat mengubah beberapa bentuk sumber listrik,
antara lain berupa rangkaian listrik yang : mengubah sumber listrik arus bolak-balik (AC)
menjadi sumber listrik arus searah (DC), mengubah sumber listrik DC menjadi sumber listrik
AC, mengubah tegangan DC tetap menjadi tegangan DC yang dapat diatur, dan mengubah
sumber listrik AC dengan frekuensi tertentu menjadi sumber listrik AC dengan frekuensi baru.
2. KARAKTERISTIK SEMIKONDUKTOR DAYA SEBAGAI SAKELAR
a. DIODA
Dioda merupakan komponen elektronika daya yang memilki dua terminal, yaitu:
anoda (A) dan katoda (K). Jika sebuah dioda difungsikan sebagai sakelar elektronis dalam
suatu rangkaian tertutup, maka dioda akan konduksi (ON) jika potensial pada anoda lebih
positif daripada potensial pada katoda. Kondisi ini biasanya disebut dalam keadaan bias
maju (forward bias – FB). Sebaliknya, dioda akan memblok (OFF) jika potensial pada anoda
lebih negatif daripada potensial pada katoda. Kondisi ini disebut dalam keadaan bias
mundur (reversed bias – RB).
Jika diode dalam kondisi ideal, ketika dioda dalam kondisi ON memiliki karakteristik
tegangan pada dioda sama dengan nol dan arus yang mengalir sama dengan arus
bebannya. Sebaliknya, dioda dalam kondisi OFF memiliki karakteristik tegangan pada dioda
sama dengan tegangan sumbernya dan arus yang mengalir sama dengan nol. Dalam
kondisi dioda ON dan OFF ini dapat dinyatakan tidak terjadi kerugian daya pada dioda.
Gambar 1 merupakan simbol, karakteristik i-v, dan karakteristik ideal dioda pada kondisi-
ajeg (steady-state). Dioda daya memiliki kapasitas tegangan dan arus hingga 3000 V, 3500
A, dengan waktu pemulihan balik antara 0,1 – 5 S (detik).