Energy Storage Component (L & C) for temporary

Komponen penyimpanan energi sementara dalam catu daya yaitu: L dan C. Kehadiran komponen dapat meningkatkan efisiensi catu daya tersebut. Catu daya harus bekerja pada pensaklaran, Switching Mode Power Supply (SMPS). Komponen tersebut terhubung dengan dioda.

Contoh soal:

1.    Gambar pertama, terdiri dari dioda D, tahanan R, dan capasitor C yang terhubung seri dengan sebuah saklar S1. Tegangan mula (initial voltage) pada kapasitor sebesar 220 V pada saat t = 0, saklar ditutup tentukan:

a.      Arus puncak atau peak diode current (ip) yang mengalir pada dioda.

b.      Energi yang diserap oleh R menjadi panas (disipasi)

c.       Tegangan kapasitor pada saat t = 2 us.

Jawab:

a.      ∑V = 0

V₀ = i . R

220 volt = i . 44 Ω
i =  5A

b.      W = 0.5 . C . V₀²

W = 0.5 . 0.1 . 10^-6 . 220²

W = 0.00242 Joule

c.       Untuk Rc = 0.1 x 44 = 4.4 us

t1 = 2 us maka: Vc (t = 2 us) = 220 x e^-2/4.4 = 139.64 Volt

2.    Gambar kedua, berawal dari rangkaian seri dioda D1, L dan R terhubung melalui saklar S1. Kemudian dipasang dioda freewheeling, untuk mengamankan dioda D1. Kemudian R dilepas, sehingga rangkaian seperti pada gambar, maka:

a.      Gambarkan bentuk gelombang arus jika saklar ditutup pada t1 = 100 us.

b.      Tentukan energi yang tersimpan pada L (induktor beban).

Jawab:

 a. 

b.      Energi yang disimpan L ketika saklar tertutup, arus beban Y₁ naik secara linear adalah:

I (t) = Vs(t) / L

t = t1 = I₀ = Vs . t1/L

I₀ = 220 x 100/220 = 100 Ampere

Ketika saklar terbuka saat t = t1 arus beban mulai mengalir melalui dioda (ON) karena tidak ada elemen terdisipasi pada rangkaian, maka arus beban bernilai konstan dengan i₀ = 100 Ampere dan energi yang disimpan pada induktor adalah 0.5 L I₀² = 1.1 Joule

3.    Pada gambar ketiga, terdapat (mutual induktansi) Lm yang merupakan  pengganti dari step down transformer dengan perbandingan lilitan a = N2/N1 = 100/10 = 10. Tegangan sumber Vs = 220 volt pada t = 50 us dengan keadaan saklar ditutup (ON), maka:

a.      Tentukan tegangan mundur (reverse voltage) dioda D1.

b.      Tentukan arus primer maksimum (peak value).

c.       Tentukan arus sekunder maksimum (peak value).

d.      Waktu kondukti dari dioda D1.

e.      Berapa energi yang dicatu oleh sumber (energy supplied by source).

Jawab:

a.      V_D = 220 x (1+10) = 2420 Volt

b.      I₀ = 220 x 5/250 = 44 Ampere

c.       I₀` = 44/10 = 4.4

d.      E₂ = 250 x 44 x 10/220 = 500 us

e.      W = 0.5 Lm . I₀²

W = 0.5 . 250 . 10^-6 . 44²

W = 0.202 Joule