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.

sinyal-kedali-untuk-saklar-mosfet

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 :

isolasi-gerbang-dengan-transformator

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 :

isolasi-gerbang-dengan-optokopler

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

optokopler

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 :

circuit-set-up-for-firing-power-mosfet-using-an-optocoupler

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

About konversi

This blog is a blog made by the students of the Laboratory Of Electric Energy Conversion, ITB. This blog shall be the place for us to write our researches and projects. Feel free to read any of the contents of this.
This entry was posted in Power Electronics. Bookmark the permalink.

18 Responses to Isolasi Antara Drive Control dan Rangkaian Power

  1. Deni says:

    Dek, dek kalo rangkaiannya lebih lengkap, pasti banyak yang baca. Rangkaian kek gini banyak yang nyari loh…..
    Keep going guys…..

  2. fendy says:

    siip…
    thx atas masukannya kk..
    rangkaian MOSFET yang pernah lu buat di lab konversi bole di publish gk?
    rangkaian driver yang paling keren tuh…

    salam,

  3. DEni says:

    bukan gw yang buat kok, itu desainnya pak Trides, gw nyontek aja.

  4. jane says:

    kalo saya pengen optocouplernya jadi pengaman utk jalur ke 2 relay bisa nggak yah, boleh nggak minta rangkaian yg lebih jelas jika dari kom terus ke optocoupler terus untuk aktifin motor dc. thx b4

  5. fendy says:

    bisa aja mbak, biasanya optocoupler dipake sebagai saklar yang terisolasi.
    jadi sebagai pengaman untuk rangkaian kontrol saat rangkaian power terjadi fault.

    sya coba tambahin artikel diatas dengan gambar2 rangkaian..
    semoga bisa membantu.

  6. DEni says:

    “Untuk dapat meng-operasikan transistor daya sebagai saklar, sumber tegangan atau arus harus diberikan pada kaki-kaki gerbang (Gate) saklar”
    agak rancu, mungkin maksudnya bukan transistor daya, mosfet kali yah (kalo liat gambarnya) atau IGBT.

  7. angin165 says:

    iya den, betul,
    agak rancu itu, soalnya ada saklar daya yg terkendali tegangan dan ada juga yang terkendali arus, kalo kasus diatas mending kata ‘arus’ dihapus aja dek biar lebih tepat dengan konteks mosfet

  8. fendy says:

    siap diperbaiki tuan-tuan..
    itu kalo gk salah terjemahan buku rasyid..
    heheheee..

  9. Jusmin says:

    Untuk high speed switching, saran saya pakai salah satu : 6N135 atau 6N136, dibuffer pakai BD139 common collector. Outputnya mendrive 4050 hex buffer. Deadtime dengan gampang bisa dibuat dengan menambahkan C antara collector-emitor BD139. Dari pengalaman saya, switching MOSFET sampai 400kHz masih bisa ditangani dengan cukup baik.
    Seri-seri TLP, MOC atau 4N cuma bisa sampai ratusan Hz saja.

  10. angga says:

    saya mnta tolong dunkz.. ada yang tau gak rangkaian driver motor ac menggunakan MOSFET.. please.. klo da yang tau sgra kirim k emailku.. angz_sk8er@yahoo.com makasih sblumnya

  11. jaka says:

    info bagus nich,,,,
    gabung ya… semoga nambah pengetahuan dan ketrampilan …

  12. daffa008 says:

    mas aku butuh cara membuat rangkaian elektronik untuk menghentikan arus harmonisa pada kwh meter pln.terima kasih.kutunggu balasanya

  13. budi says:

    salam kenal….saya mau bikin alat kontrol beban untuk tegangan AC dengn menggunakan saklar elektronik TRIAC. bagaimana cara penylutan tegangan pada gate triac tersebut. seandainya input tegangan ke gate triac langsung saya ambil dari keluaran komparator LM311 apakah bisa? mohon penjelasannya kalau bisa disertai wiringnya, tq

    • eng says:

      dear sdr, budi

      untuk triac (dan begitu juga thyristor) penyalaan gate dilakukan dengan menggunakan arus (relatif besar) sehingga tidak bisa begitu saja jika digunakan keluaran komparator LM311 yang arus keluarannya sangat kecil (orde puluhan mA kalau tidak salah). sehingga dibutuhkan rangkaian driver yang memang dapat menghasilkan arus pulsa penyalaan..

  14. ekur says:

    Pak Kadek..

    Minta dunk skema inverter dengan gelombang sinus…mohon dikirim skema dan part listnya ke mail full5758@yahoo.co.id

    thanks b4

  15. ilhami fajri says:

    salam kenal, saya ilham, juga dari laboratorium konversi energi elektrik, universitas andalas

  16. ilhami fajri says:

    oya, dimana kita bisa dapatkan transformator pulsa?

  17. bukan arus…. tapi bener tegangan….

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s