SMPS denganTL494 menggunakan “Gate Drive Transformer”

*tulisan ini belum selesai, karena pada awalanya sy mau buat mini ebook tapi banyak kendala jadi saya posting disini biar tidak lupa

 

PERATURAN SEBELUM MEMBACA LEBIH LANJUT

 

  1. SAYA TIDAK BERTANGGUNG JAWAB AKIBAT DARI ANDA MEMBACA ATAU MEMPRAKTIKAN APA YANG ADA DALAM TULISAN INI, SEGALA RESIKO BAIK MATERI MAUPUN NON MATERI ANDA TANGGUNG SENDIRI!!!
  2. RANGKAIAN DISINI TIDAK DIJAMIN KEBENARAN DAN KEAMANANNYA!!!
  3. RANGKAIAN DI DALAM TULISAN INI SANGAT TIDAK DISARANKAN UNTUK SESEORANG YANG BARU BELAJAR ATAU MENGENAL ELEKTRONIK DAN ORANG YANG HANYA MAU MENCOBA TANPA MAU MEMAHAMI
  4. TEGANGAN PADA SISI PRIMER MENCAPAI LEBIH DARI 300V!!! SEHINGGA FAKTOR KEAMANAN SANGAT PENTING DAN JANGAN DIABAIKAN KARENA KEMATIAN HANYA DATANG SATU KALI, BERSIFAT SATU ARAH DAN PERMANEN!!!
  5. SAYA HANYA MENCOBA BERBAGI AGAR ANDA TIDAK MENGALAMI MASALAH SEPERTI SAYA ATAU TIDAK MENGULANGI KESALAHAN SEPERTI SAYA
  6. JIKA TULISAN INI DAPAT BERMANFAAT ATAU ANDA BISA MEMBUATNYA LEBIH BAIK ALHAMDULILLAH
  7. TULISAN INI BUKAN VERSI FINAL DAN SANGAT MUNGKIN ADA REVISI UNTUK PERBAIKAN KESALAHAN DAN PENGEMBANGAN LAIN
  8. JIKA ANDA TIDAK MENYETUJUI SEMUA ATAU SALAH SATU POINT DIATAS SILAHKAN TUTUP HALAMAN INI

 

Kata Pengantar

 Saya mencoba membuat tulisan ini karena kebanyakan referensi mengenai SMPS ditulis menggunakan bahasa inggris, tetapi masih banyak orang indonesia merasa kesulitan untuk memahaminya.

Tulisan ini terlihat agak resmi tetapi dengan bahasa yang santai karena pada dasarnya saya suka menulis/berbagi tapi saya tidak/kurang patuh dengan aturan2 penulisan yang baku

Saya sendiri masih dalam proses belajar dan bereksperimen dengan SMPS jadi pengetahuan saya masih sedikit untuk dibagikan dalam tulisan ini.

eBook ini dapat disebarluaskan secara gratis, saya tidak memungut imbalan. Kalaupun dari buku ini anda dapat menghasilkan uang itu semua hak anda, jangan lupa zakat/infak/sedekahnya

Untuk yang mengutip tulisan ini ke tulisan lain (kebiasaan mahasiswa nih), tolong ketik ulang jangan copy paste. Kenapa? Dari pengalaman saya pelajaran yang di dapat/diserap otak akan berbeda hasilnya dari ketik ulang di banding copy paste

Saya tidak dapat membahas terlalu dalam setiap point, anda bisa mempelajari lebih lanjut dari sumber referensi di bagian paling akhir tulisan ini

 

Bandung, Mei 2015

Salam hangat,

res_

 

  1. Pendahuluan

Penggunaan SMPS sebagai sumber tegangan DC semakin populer untuk menggantikan power supply konvensional 50Hz. Untuk kemampuan daya yang sama SMPS memiliki kelebihan dari Power supply konvensional dari sisi ukuran yang bisa jauh lebih kecil, lebih ringan. Meskipun demikian SMPS memiliki kekurangan yaitu desainnya lebih kompleks yang tidak mudah dipelajari oleh sebagian orang

Meskipun belakangan ini mulai populer (lagi) sistem SMPS soft switching yang lebih baik dibandingkan SMPS hard switching yang menggunakan TL494 pada kenyataannya saat ini SMPS yang banyak beredar di pasaran banyak di dominasi oleh SMPS dengan IC TL494, terutama SMPS dengan merek2 generik

Saya memilih kombinasi TL494 dengan GDT (gate drive transformer) karen harga TL494 yang sangat murah dibanding IC SMPS lainnya dan mudah didapat, GDT dipilih karena penggunaan IC half bridge driver untuk mosfet harganya relatif lebih mahal dibanding GDT juga banyak beredar IC driver palsu (bahasa pasarnya KW) di pasaran

SMPS dalam tulisan ini memiliki dual output (un)regulated, SMPS dual output biasa digunakan untuk mensupply Audio Amplifier

Bagian Rectifier Primer, Soft Start dan EMI Filter

  • Rectifier Primer

D1 berfungsi menyearahkan tegangan listrik AC menjadi DC, C7, C8, R4, R5 berfungsi meratakan tegangan DC tersebut dan sebagai pembagi dua. Dalam membuat SMPS diperlukan kehati-hatian karena tegangan VB sebesar ≈ 308V yang bisa berakibat fatal

  • Soft Start

Soft start berfungsi untuk mengurangi inrush current (arus kejut) ketika pertama kali SMPS dihidupkan. Pertama kali arus dilewatkan NTC atau power resistor untuk membatasi arus, ketika SMPS sudah hidup dengan delay yang dibentuk oleh rangkaian transistor dan relay menghubung singkat NTC tersebut  (gambar 2.1)

  • EMI Filter

EMI Filter berfungsi mencegah noise switching masuk ke jaringan listrik dan ke rangkaian yang terhubung ke SMPS

sisi-primer

catatan : simbol gnd diatas terletak di hot side, hanya menunjukan tiap simbol terkoneksi

Rangkaian Startup dan aux supply

startup

Ketika pertama kali dihidupkan supply untuk TL494 diambil dari B+ (308V) di turunkan menggunakan regulator linier Q1 dan D1, tegangan di katoda D2 sekitar 10,8. Setelah melewati 7812 sedikit turun lagi tapi sudah cukup untuk meng-on kan TL494 (treshold turn on-nya sekitar 7V max). setelah SMPS hidup dan aux winding mengeluarkan tegangan dan disearahkan oleh D4 dan C1 maka tegangan di katoda D2 lebih tinggi dibanding anoda (D2 dibias mundur) sehingga startup circuit berhenti bekerja

  • IC PWM TL494

IC TL494 digunakan sebagai pembangkit gelombang PWM dengan skema dasar seperti gambar 4.1.

Kebanyakan SMPS dipasaran menempatkan IC PWM ini di sisi sekunder dengan GDT sebagai isolasi dengan bagian sisi primer, sedangkan pada tulisan ini IC PWM di tempatkan di sisi primer, GDT hanya berfungsi sebagai driver mosfet tidak sebagai isolasi. Isolasi dengan bagian sekunder menggunakan optocoupler di bagian rangkaian regulasi feedback

  • Menentukan Frekuensi PWM

Frekuensi oscillator TL494 ditentukan oleh 2 komponen external RT dan CT dengan pendekatan rumus

rumus

Untuk konfigurasi output push pull frekuensi PWM pada kedua output sebesar setengah dari frekuensi oscillator ini (gambar 4.2). Push pull output diaktifkan dengan menghubungkan Output Control (pin 13) ke VREF (pin 14)

  • Gate Driver

Keluaran dari TL 494 dikuatkan oleh pasangan totem pole transistor Q1,Q2 dan Q3,Q4 untuk men-drive GDT.

494

494waveform

  1. Trafo
    • Bentuk fisik trafo

Trafo yang digunakan untuk half bridge converter bisa bermacam macam tipe, ER, EE, EPC, EER,ETD, RM dll, dari core tersebut dipilih yang tidak memiliki gap di bagian tengahnya

trafo

  • Menentukan jumlah lilitan primer

core-area

umumnya ferrit core yang dijual di toko-toko lokal tidak diketahui mereknya

kita bisa mengukurnya kemudian menyamakan dengan datasheet dari beberapa produsen core

atau menghitung langsung effective cross sectional area-nya (ada yang menulis Ac atau Ae)

dari nilai Ac dapat digunakan untuk menentukan lilitan primer

rumus2

Np         = jumlah gulungan primer

Vin(dc)  = karena listrik di indonesia 220v, maka Vin(dc) = 220v x 1,4 = 308 volt

f             = frekuensi dalam Hz, misalnya 70kHz maka masukan 70000

Ac         = effective cross sectional area dalam cm2, di datasheet kadang ditulis Ae

Bmax     = maksimum flux density dalam gauss,

Bmax bisa dicoba masukan Bmax antara 1000-2000 gauss. Jika memasukan nilai Bmax terlalu tinggi bisa menyebabkan core saturasi, ditandai dengan trafo yang panas. Optimalnya makin sedikit lilitan primer tetapi tidak menyebabkan trafo panas

Bagian Penyearah sekunder

  • Dioda
    • Tipe dioda

Dioda yang digunakan dalam SMPS dipilih yang berjenis fast recovery atau shottky

  • Rating arus dan tegangan
  • Kapasitor sekunder

Kapasitor sebaiknya menggunakan jenis-jenis kapasitor low ESR

  • Output induktor

Rangkaian feedback regulator

  • Error amplifier
  • Optocoupler

to be continued….

 

referensi :

membuat-gdt

Posted in Elektronik, smps | Leave a comment

smps flyback uc3843 dalam pengembangan

Posted in Uncategorized | 3 Comments

layout PCB SMPS IR2153 through-hole

ir2153-troughole-screenshoot

  • skema dan layout pcb smps ir2153 untuk komponen through-hole (non-SMD)
  • trafo di desain bisa untuk core EER53 atau EPC4649S, core tipe lain saya tidak tahu
  • skema dan pcb ini baru sebatas rancangan, implementasi langsung saya belum pernah karena keterbatasan waktu saya (mohon maaf juga kalau saya lambat atau bahkan tidak menanggapi komentar/email yang masuk)
  • saya tidak menjamin skema/layout ini bisa berfungsi dengan baik
  • jika ada yang mencoba segala resiko anda tanggung sendiri

untuk lebih detail silahkan lihat pengembangan smps IR2153 pada link berikut https://restovarius.wordpress.com/2014/09/12/smps-dengan-ir2153-dalam-pengembangan/

catatan :

  • ukuran pcb 180,594mm x 82,296mm
  • biasanya heatsink sy hubungkan dengan GND output
Posted in Elektronik, smps | 4 Comments

Halfbridge resonant SMPS menggunakan TL494

Rangkaian di bawah masih sebatas konsep dan belum teruji!!!

mungkin orang akan berpikir kenapa repot2 pakai TL494 sedangkan Ic halfbridge llc banyak pilihannya?

untuk sekedar hoby apa salahnya mencoba2 untuk belajar

TL494LLC

sim-llc494

penyederhanaan rangkaian soft start

tl494llc2

Posted in Elektronik, smps | 2 Comments

positive ground, negative ground, -48V, +48V dan ….

***tolong koreksi saya kalau ada yang salah dari tulisan dibawah

saya sering melontarkan pertanyaan ini ke teman saya :

” Kalau mau cabut aki mobil yang dilepas kabel positif nya dulu apa negatif nya dulu?”

ada beberapa yang bisa menjawab dan banyak yang tidak bisa menjawab
ataupun kalau bisa hanya asal tebak tanpa tau alasannya

jawabannya cukup simpel, sistem kelistrikan mobil menggunakan sistem negatif grounding
kutub negatif dari baterai (aki) di groundkan/dihubungkan ke chassis mobil
seandainya anda mencabut/membuka kabel positif dulu menggunakan kunci pas,
dan kunci pas tersebut mengenai body mobil maka akan terjadi short circuit
yang bisa menimbulkan percikan api dan bisa mengakibatkan bahaya lebih lanjut.

seandainya anda mencabut/membuka kabel negatif dan kunci pas mengenai body mobil
tidak akan menimbulkan short circuit karena body mobil dan kutub negatif aki sama sama ground

perlakuan terbalik pada power supply untuk perangkat telekomunikasi karena umumnya menggunakan sistem positif ground

apa bedanya positif ground dengan negatif ground?
pada dasarnya secara simple positif maupun negatif ground hanya mengacu ke arah aliran arus listrik yang mengalir dalam sistem tersebut, ingat arus mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah

beberapa alasan yang mungkin menyebabkan perbedaan sistem grounding1.
1. pada radio transistor keluaran jadul mungkin pada waktu itu untuk frekuensi tinggi
kebanyakan transistor yang umum bertipe PNP sehingga untuk membuat penguat common emittor maka positif baterai sebagai common (positif ground)
2. catu daya telekomunikasi (telepon kabel) menggunakan positif ground agar kabel yang membawa sinyal lebih negatif terhadap bumi sehingga mencegah korosi
3. rangkaian audio menggunakan negatif ground, pada awalnya transistor daya besar kebanyakan NPN belum ada komplementer PNP nya
4. perangkat industri yang menggunakan motor listrik dll menggunakan negatif ground, kebanyakan mosfet untuk motor driver berjenis NMOS,
secara umum NMOS memiliki kelebihan RDS ON yang lebih kecil dibanding PMOS dan NMOS tersedia dengan daya besar

dari ilustrasi dibawah, anggaplah ada sebuah baterai 48v dan kotak/casing
1. baterai diletakan floating: tegangan A-B : 48 volt

1
2. kutub negatif baterai di ground kan (negatif ground), : tegangan A-B : 48 volt (+48V)

2
3. kutub positif baterai digroundkan (positif ground), : tegangan B-A : -48 volt

3

dilihat dari sisi perangkatnya juga kurang lebih sama
1. perangkat dengan supply floating

4
2. perangkat degan negatif ground

4
3. perangkat dengan positif ground

6

bagaimana jika menggunakan power supply dengan positif ground
untuk perangkat dengan negatif ground?
dari gambar dibawah jelas terlihat akan terjadi short circuit, terbentulk closed loop dari titik A(positif supply)-C-GND PERANGKAT-GND SUPPLY-B(negatif supply)

9

bagaimana jika mencampur 2 perangkat berbeda sistem grounding?
sebagai contoh (gambar dibawah) untuk memudahkan saya menggunakan supply floating
dari gambar juga jelas terlihat akan terjadi closed loop,
jadi tidak boleh mencampur perangkat dengan sistem grounding berbeda

11

jadi harus disamakan antara sistem grounding power supply dengan sistem grounding perangkat!!

power supply/perangkat dengan floating ground mempunyai perlakuan tersendiri, jika memungkinkan akan dijelaskan lain waktu

 

tambahan dikit

kejadian ini terjadi sekitar tahun 1997, waktu itu saya belum bisa membedakan antara 0 (gnd) dan tegangan – (negatif)
pada waktu itu saya beli kit 0CL 150W dengan kebutuhan supply +35v gnd dan -35v (simetris)
kemudian akan saya rangkai dengan kit tone control pada pcnb tertulis + dan 0 untuk catuannya (35v non simetris)
kemudian saya rangkai sebagai berikut :
1. + ampli ke +35 power supply, gnd ampli ke gnd power supply, – ampli ke -35 power supply
2. +tone control ke +35 power supply dan 0 tone control ke -35 power supply (disini letk kesalahan saya)
3. output tone control dihubungkan dengan input ampli
yang terjadi 1 elko jebol (untung tidak meledak)

apa yang sebenarnya terjadi, bisa dilihat dari gambar dibawah
salah
tegangan A-B : +35v
C-B : -35V
A-C : 70V

 

 

Posted in Elektronik | 3 Comments

SMPS TL494 Final – Versi 1 Unregulated

*** SAYA HANYA BERBAGI SKEMA/PCB, TIDAK MENJUAL SMPS*

melanjutkan postingan https://restovarius.wordpress.com/2015/05/13/smps-tl494-lagi/

03/12/2015 : maaf untuk skema sementara ditunda dulu publikasinya karena belum ada rangkaian proteksinya, semoga awal tahun bisa di selesaikan karena bulan desember ini saya banyak kerjaan

28-01-2016 : sampai sekarang saya belum punya waktu untuk melanjutkan

 

05/03/2016 : skema untuk smps (tanpa proteksi) smps

 

smps yang di test memiliki output +-80V

494-1

494-2

494-3

class D amplifier dan SMPS

IMG-20151020-WA0007 IMG-20151020-WA0008 IMG-20151020-WA0009

foto-foto diatas kontribusi dari onni audio

catatan :

  1. saya hanya sebatas mendesain dan membuat layout PCB
  2. semua perakitan dan pengetesan dilakukan oleh teman saya, onni audio….. (terima kasih sudah meluangkan waktu, tenaga dan materi untuk mendevelop smps ini)
  3. tolong jangan tanyakan apakah ini cocok dengan ampli merek ini itu, karena saya pasti tidak dapat menjawabnya
  4. secara hitungan smps bisa 1000W keatas, tetapi saya tidak mengukurnya
  5. saya hanya berbagi skema/pcb dan tidak menjual smps

terima kasih

Posted in Elektronik, smps | 27 Comments

Pure Sine Wave Inverter – dalam konsep

sebenarnya saya tertarik membuat pure sine wave inverter ketika saya masih di kalimantan timur bagian utara sekitar tahun 2011-2013 an karena seringnya pemadaman disana. inverter tersebut mungkin bisa dikombinasikan dengan aki dan solar panel untuk backup PLN. meskipun sudah banyak inverter murah meriah dipasaran saya tertarik untuk membuat sendiri pada waktu itu

rencana tersebut hilang dari pikiran ketika pindah tinggal di kota yang hampir tidak pernah padam PLN nya

setelah beberapa bulan kembali ke dunia telco sehingga absen ngoprek, ide ini beberapa hari ini muncul di kepala. akan tetapi karena keterbatasan waktu karena harus berbagi dengan pekerjaan saya dan juga dengan keluarga saya tidak yakin dapat  merealisasikannya

ada beberapa blok dari pure sine wave inverter ini

  1. DC-to DC converter (contoh menggunakan koponen umum)
    • Push-pull dc-dc converter : TL494, Sg2525 dll
    • flyback dc-dc converter : UC384x
  2. 3-level PWM generator
    • ATmega8 atau ATtiny2313 pwm generator
  3. Mosfet/IGBT driver
    • Full bridge dengan IR2110
  4. output Filter

sinus pwm generator

Untitled

for improvement :

baterai undervoltage protection, output over/under voltage protection, over current/short circuit protection, parallel/grid connection dll…………..

referensi :

http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/data_brief/CD00218772.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation

 

Posted in Elektronik, smps | Tagged , | Leave a comment