Isolasi Antara Drive Control dan Rangkaian Power

( Kadek Fendy Sutrisna, 8 November 2008 )

Untuk dapat meng-operasikan MOSFET sebagai saklar, sumber tegangan  harus diberikan pada kaki-kaki gerbang (Gate) saklar. Tegangan kontrol harus diberikan antara terminal gerbang dan Sumber (Source) atau antara terminal basis dan emitter tergantung dari jenis MOSFET yang digunakan. Gambar dibawah ini memperlihatkan topologi konverter dc-dc tipe buck. Tegangan DC utama adalah Vs dengan tegangan kendali untuk masukan saklar adalah Vgc.

Terminal C pada rangkaian kendali umumnya dihubungkan dengan terminal ground dari sumber DC seperti terlihat pada gambar diatas yang ditunjukan dengan tanda panah.

Karena alasan diatas, terminal g yang memiliki tegangan Vgc terhadap terminal c, tidak dapat dihubungkan langsung ke terminal gerbang G pada rangkaian power. Nah, disini perlu dibuat rangkaian antarmuka antara rangkaian kendali dan saklar daya yang digunakan. (agar tidak terjadi short circuit antara rangkaian power dan rangkaian kontrol)

Secara mendasar ada dua jalan mengembangkan atau mengisolasi sinyal kendali atau gerbang terhadap ground.

1. Dengan menggunakan transformator pulsa.

Transformator pulsa memiliki satu lilitan primer dan memiliki satu atau lebih lilitan sekunder. Banyaknya lilitan sekunder akan memungkinkan untuk memberikan sinyal gerbang secara simultan baik untuk saklar-saklar yang terhubung secara paralel ataupun serial. Transformator harus memiliki induktansi bocor yang sangat kecil dan waktu naik dari sinyal keluaran harus sangat pendek. Pada sinyal yang relatif panjang dan frekuensi penyaklaran yang rendah, tranformator akan saturasi dan keluarannya akan terdistorsi. Berikut memperlihatkan gambar suatu pengaturan drive gerbang yang terisolasi dengan menggunakan transformator pulsa :

2, Dengan menggunakan optokopler.

Optokopler mengkombinasikan suatu dioda cahaya infrared (ILED) dan foto transistor silikon. Orpocoupler merupakan salah satu jenis komponen yang memanfaatkan sinar sebagai pemicu on/off-nya. Opto berarti optik dan coupler berarti pemicu. Sehingga bisa diartikan bahwa optocoupler merupakan suatu komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya optik. Batas waktu turn-on dan turn-off nya adalaj ton = 2 sampai 5 mikrodetik dan waktu turn-off = 300 nanodetik, hal ini menjadi batasan pada aplikasi-aplikasi  frekuensi tinggi. Ramgkaian isolasi gerbang dengan menggunakan fototransistor akan diperlihatkan pada gambar dibawah ini :

Foto transistor dapat berupa pasangan Darlington. Foto transistor memerlukan sumber daya terpisah ( digambarkan dengan Vcc ) yamh akan meningkatkan kompleksitas, biaya dan berat rangkaian drive.

Pada umumnya semua jenis optocoupler pada lembar datanya mampu dibebani tegangan sampai 7500 Volt tanpa terjadi kerusakan atau kebocoran. Biasanya dipasaran optocoupler tersedianya dengan type 4NXX atau MOC XXXX dengan X adalah angka part valuenya. Untuk type 4N25 ini mempunyai tegangan isolasi sebesar 2500 Volt dengan kemampuan maksimal led dialiri arus fordward sebesar 80 mA. Namun besarnya arus led yang digunakan berkisar antara 15mA – 30 mA dan untuk menghubungkan-nya dengan tegangan +5 Volt diperlukan tahanan pembatas.

Dengan membaca artikel ini dan artikel saklar daya, kita sudah bisa untuk mulai mencoba membuat rangkaian elektronika daya. Semoga pembahasan ini dapat membantu.

Contoh gambar rangkaian :

Salam,

Reference :

1. Rasyid H. Muhammad. Power Electronic, circuit, devais and application. Second edition, Prentice Hall. Inc. 1993.

2. http://www.forum.lareosing.org/archive/index.php/t-3870.html

3. www.eu.necel.com/_pdf/EPMC-PU-0009-1.1.PDF