Rangkaian untuk Menaikkan Tegangan DC
Pada kebanyakan rangkaian digital untuk sistem tertanam (embedded system) yang kita gunakan, umumnya tegangan nominalnya adalah 5V atau 3,3V. Tetapi ada kalanya kita juga perlu mensuplai tegangan yang lebih besar seperti untuk menggerakkan motor, suplay daya untuk GPS dsb. Gambar di bawah ini memberikan contoh bagaimana sebuah sistem digital yang menggunakan FPGA dengan sumber daya listrik bertegangan listrik 5V juga menyediakan tegangan 12V untuk mengaktifkan GPS Garmin tipe 35-HVS yang memerlukan tegangan nominal 12V dengan rangkaian konversi DC ke DC menggunakan IC LM 2577. IC LM 2577 dapat diperoleh di pasaran Indonesia dengan harga yang relatif cukup mahal berkisar antara 90 ribu hingga 110 ribu rupiah per buah untuk saat ini. Seperti di Bandung misalnya, dapat di peroleh di pertokoan komponen elektronika Jaya Plaza Jl. Ahmad Yani. Detail tentang IC LM 2577, silahkan lihat link ini.
Rangkaian tipikal untuk menaikkan tegangan dapat diperlihatkan sebagai berikut (Klik gambar di bawah untuk memperbesar tampilan skematik):
Implementasi rangkaian ini dapat diperlihatkan seperti pada gambar berikut ini:
IC LM 2577 yang dipakai adalah tipe LM2577T-ADJ, yang merupakan IC konverter DC ke DC penaik tegangan yang dapat di atur tegangan keluarannya dari tegangan minimal 3,5V. Tetapi perlu diperhatikan bahwa tegangan keluaran minimal yang keluar akan mengikuti tegangan masuknya. Kalau misalnya disuplai dengan tegangan 5V, walaupun diset tegangan feedbacknya agar tegangan keluarannya di bawah 5V maka tegangan keluarannya akan tetap 5V. IC ini memiliki pin kaki sebanyak 5 buah dengan fungsi sistem kendali konverter DC-DC yang cukup lengkap.
Induktor L1 100 mikro Henry dapat diperoleh di pasaran dalam bentuk tube seperti yang diperlihatkan pada gambar di atas sebelah kanan, mirip seperti kapasitor elektrolit berwarna hitam. Detail tipe induktor ini belum saya ketahui, tetapi diperkirakan mampu mengalirkan arus hingga 1 ampere. Induktor ini saya peroleh di sebuah toko di Jaya Plaza dengan kisaran harga 10 ribu rupiah. Perkiraan saya, tipe model induktor ini mirip seperti yang ada pada link ini. Dapat pula induktor ini digulung sendiri pada core berbentuk EE ataupun toroidal dengan nominal frekuensi kerja pada 52kHz dengan kawat email berdiameter antara 0.7 - 1 mm untuk mengalirkan arus hingga 3 ampere. Nilai induktor dapat diketahui dengan menggunakan LCR meter semisal Escort ELC-131D yang dapat diperoleh di pertokoan komponen elektronika glodok Jakarta dengan harga sekitar 2 juta-an.
Dioda D1 1N5822 adalah dioda tipe fast-schotky yang memiliki kemampuan mengalirkan arus hingga 3 ampere. Di pasaran dioda ini dijual dengan kisaran harga 3 ribu hingga 6 ribu rupiah. Detail tentang dioda ini silahkan lihat link ini.
Resistor trimmer R4 10 kilo ohm ditempatkan untuk mengatur tegangan keluaran yang dapat di set mulai dari 5V hingga sekitar tegangan 14V, disesuaikan dengan keperluan misalnya untuk menggerakkan motor 6V DC atau 9V DC. Pada contoh aplikasi yang saya berikan ini adalah untuk mensuplai tegangan untuk GPS Garmin tipe 35-HVS yang memerlukan tegangan berkisar antara 6V hingga 40V. Pada contoh ini, suplai tegangan diset pada tegangan nominal 12V. Tingkat presisi yang tinggi untuk tegangan keluarannya dapat dilakukan dengan menggunakan resistor trimmer multiturn yang dijual dengan kisaran harga 3 ribu hingga 7 ribu rupiah.
Implementasi rangkaian ini dilakukan di atas PCB wirewrap digilent, yang merupakan PCB daughter board dari development board spartan-3 starter kit. Hanya saja produk ini saya beli sekitar tahun 2005 secara online ini, ternyata sudah obsolete saat ini. Untuk penjelasan lebih lanjut silahkan lihat disini. Hasil implementasi penyambungan kawat di PCB ini diperlihatkan seperti pada gambar di bawah ini.
Keuntungan penggunaan konverter DC - DC penaik tegangan dengan sistem switching ini adalah efisiensi penyaluran daya yang cukup tinggi yaitu mencapai 80% sehingga dapat menyalurkan arus ke beban dengan nominal yang cukup besar dan tidak terlalu menimbulkan panas dibandingkan dengan sistem konversi DC ke DC konvensional secara sistem linear. Dalam elektronika daya, konverter DC - DC dengan sistem switching secara revolusioner telah mengubah banyak hal dalam suplai energi listrik sehingga diperoleh adaptor listrik yang kecil dan ringan. Kini hampir semua perangkat elektronika di dunia ini tidak bisa tidak telah mengadopsi konverter DC - DC dengan sistem switching seperti ini. Demikian sekilas pengenalan rangkaian penaik tegangan DC ke DC ini, semoga bermanfaat. Beberapa konfigurasi lain dari konverter DC ke DC ini akan saya tampilkan pada artikel berikutnya.
Rangkaian tipikal untuk menaikkan tegangan dapat diperlihatkan sebagai berikut (Klik gambar di bawah untuk memperbesar tampilan skematik):
Implementasi rangkaian ini dapat diperlihatkan seperti pada gambar berikut ini:
IC LM 2577 yang dipakai adalah tipe LM2577T-ADJ, yang merupakan IC konverter DC ke DC penaik tegangan yang dapat di atur tegangan keluarannya dari tegangan minimal 3,5V. Tetapi perlu diperhatikan bahwa tegangan keluaran minimal yang keluar akan mengikuti tegangan masuknya. Kalau misalnya disuplai dengan tegangan 5V, walaupun diset tegangan feedbacknya agar tegangan keluarannya di bawah 5V maka tegangan keluarannya akan tetap 5V. IC ini memiliki pin kaki sebanyak 5 buah dengan fungsi sistem kendali konverter DC-DC yang cukup lengkap.
Induktor L1 100 mikro Henry dapat diperoleh di pasaran dalam bentuk tube seperti yang diperlihatkan pada gambar di atas sebelah kanan, mirip seperti kapasitor elektrolit berwarna hitam. Detail tipe induktor ini belum saya ketahui, tetapi diperkirakan mampu mengalirkan arus hingga 1 ampere. Induktor ini saya peroleh di sebuah toko di Jaya Plaza dengan kisaran harga 10 ribu rupiah. Perkiraan saya, tipe model induktor ini mirip seperti yang ada pada link ini. Dapat pula induktor ini digulung sendiri pada core berbentuk EE ataupun toroidal dengan nominal frekuensi kerja pada 52kHz dengan kawat email berdiameter antara 0.7 - 1 mm untuk mengalirkan arus hingga 3 ampere. Nilai induktor dapat diketahui dengan menggunakan LCR meter semisal Escort ELC-131D yang dapat diperoleh di pertokoan komponen elektronika glodok Jakarta dengan harga sekitar 2 juta-an.
Dioda D1 1N5822 adalah dioda tipe fast-schotky yang memiliki kemampuan mengalirkan arus hingga 3 ampere. Di pasaran dioda ini dijual dengan kisaran harga 3 ribu hingga 6 ribu rupiah. Detail tentang dioda ini silahkan lihat link ini.
Resistor trimmer R4 10 kilo ohm ditempatkan untuk mengatur tegangan keluaran yang dapat di set mulai dari 5V hingga sekitar tegangan 14V, disesuaikan dengan keperluan misalnya untuk menggerakkan motor 6V DC atau 9V DC. Pada contoh aplikasi yang saya berikan ini adalah untuk mensuplai tegangan untuk GPS Garmin tipe 35-HVS yang memerlukan tegangan berkisar antara 6V hingga 40V. Pada contoh ini, suplai tegangan diset pada tegangan nominal 12V. Tingkat presisi yang tinggi untuk tegangan keluarannya dapat dilakukan dengan menggunakan resistor trimmer multiturn yang dijual dengan kisaran harga 3 ribu hingga 7 ribu rupiah.
Implementasi rangkaian ini dilakukan di atas PCB wirewrap digilent, yang merupakan PCB daughter board dari development board spartan-3 starter kit. Hanya saja produk ini saya beli sekitar tahun 2005 secara online ini, ternyata sudah obsolete saat ini. Untuk penjelasan lebih lanjut silahkan lihat disini. Hasil implementasi penyambungan kawat di PCB ini diperlihatkan seperti pada gambar di bawah ini.
Keuntungan penggunaan konverter DC - DC penaik tegangan dengan sistem switching ini adalah efisiensi penyaluran daya yang cukup tinggi yaitu mencapai 80% sehingga dapat menyalurkan arus ke beban dengan nominal yang cukup besar dan tidak terlalu menimbulkan panas dibandingkan dengan sistem konversi DC ke DC konvensional secara sistem linear. Dalam elektronika daya, konverter DC - DC dengan sistem switching secara revolusioner telah mengubah banyak hal dalam suplai energi listrik sehingga diperoleh adaptor listrik yang kecil dan ringan. Kini hampir semua perangkat elektronika di dunia ini tidak bisa tidak telah mengadopsi konverter DC - DC dengan sistem switching seperti ini. Demikian sekilas pengenalan rangkaian penaik tegangan DC ke DC ini, semoga bermanfaat. Beberapa konfigurasi lain dari konverter DC ke DC ini akan saya tampilkan pada artikel berikutnya.