Memilih Chopper yang Tepat: Panduan Lengkap Jenis dan Aplikasi

Tentang jenis chopper, sebagian besar aplikasi elektronika daya memiliki elemen switching yang sepenuhnya mati atau sepenuhnya menyala. Karena itu, kerugian mereka seringkali rendah, membuat sirkuit sangat efisien. Namun, arus yang Anda berikan kepada beban mungkin tidak kontinu. Hal itu akan mengharuskan Anda menyediakan frekuensi switching yang tinggi atau smoothing untuk hasil yang lebih baik. Dalam hal itu, Anda akan menggunakan chopper untuk menstabilkan sistem sirkuit.

Dalam artikel hari ini, kita akan membahas klasifikasi chopper berdasarkan beberapa fitur seperti proses komutasi, dan lain-lain.

1. Apa Itu Sirkuit Chopper?

Chopper (atau setara DC dari transformator AC) adalah perangkat listrik semiconductor. Fungsinya mengubah tegangan input DC tetap (V_s) menjadi daya DC variabel atau tegangan output/ V_o. Nilai output DC mungkin lebih kecil dari tegangan sumber atau lebih besar dari tegangan input.

2. Bagaimana Cara Kerja Chopper?

Secara umum, sirkuit chopper memiliki beban, resistor, dan dioda semiconductor, seperti pada diagram di bawah ini.

Diagram sirkuit chopper

Ia beroperasi pada kecepatan tinggi untuk menghubungkan sumber ke beban, lalu memutuskan beban dari dasar. Menggunakan diagram, kita dapat menyimpulkan prinsip kerjanya sebagai berikut:

• Switch SW adalah chopper, dan pada kecepatan tinggi, ia dapat menjadi switch ON atau OFF. Untuk alasan itu, Anda dapat memutuskan atau menghubungkan beban dari Vs (sumber pasokan). Selain itu, pembukaan dan penutupan berkala sirkuit akhirnya mengontrol tegangan output.
• ON-switch menghasilkan tegangan sumber sama dengan tegangan beban. Sebaliknya, ketika ini OFF-switch, tegangan beband sama dengan nol.

3. Jenis Chopper

Kami telah mengklasifikasi chopper berdasarkan fitur-fitur mereka sebagai berikut;

Berdasarkan Prinsip Operasi

Prinsip operasi adalah cara terbaik untuk mengklasifikasi chopper. Dua jenisnya meliputi;

AC link chopper

Di sini, ada inversi tegangan di mana inverter mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC. Selanjutnya, Anda melewatkan AC melalui transformator step-up atau step-down. Terakhir, rectifier mengubah output transformator menjadi DC.

DC chopper

DC chopper bertindak sebagai transformator step down dan step pada tegangan DC. Sebagai hasilnya, mereka dapat mengubah tegangan DC yang konstan menjadi nilai yang lebih rendah atau lebih tinggi tergantung pada tipe.

Berdasarkan Proses Komutasi

Natural commutated chopper

Natural commutated chopper bekerja pada sirkuit AC di mana tegangan pasokan berasal dari sumber AC. Karena itu, ketika ada tegangan negatif lintas pada SCR atau thyristor, ia akan mati.

Forced commutated chopper

Forced commutated chopper beroperasi pada sirkuit DC. Anda dapat mencapai komutasi dengan menurunkan arus SCR di bawah nilai arus atau reverse biasing komponen SCR. Contohnya adalah Morgan chopper dan Jones chopper.

Berdasarkan Kerugian Daya yang Terjadi pada Waktu Switching Choppers

Hard switching chopper

Sirkuit chopper hard-switched menggunakan kemampuan mereka untuk beroperasi.

Soft switching chopper

Soft switching choppers menggunakan sirkuit resonansi LC untuk mematikan atau menyala perangkat pada tegangan atau arus nol.

Berdasarkan Nilai Tegangan Output

Klasifikasi sirkuit chopper di sini berdasarkan tegangan output.

Step-up atau Boost chopper

Chopper memiliki tegangan sumber yang lebih rendah dari rata-rata tegangan output DC (V_o ˃V_s) untuk yang pertama. Selain itu, ada aliran daya dari beban ke sumber. Di sini, arus beban memiliki sumber emf dan bersifat induktif.

Step-down chopper

Tegangan sumber lebih tinggi dari rata-rata tegangan output DC (V_s ˃V_o). Sebaliknya, aliran daya adalah dari sumber ke beban.

Klasifikasi berdasarkan Operasi Kuadran

Sirkuit chopper membatasi arah aliran arus melalui mereka karena mereka adalah perangkat semiconductor statis. Namun, Anda dapat mengubah cara chopper Anda beroperasi dalam empat kuadran, lalu menghasilkan lima jenis chopper.

Empat Kuadran Chopper

Class-A chopper/ Type A chopper

Class-A chopper hanya bekerja dalam kuadran pertama. Oleh karena itu, tegangan beban (V_O) dan arus beban (i_O) akan selalu positif. Selain itu, transfer daya adalah dari sumber ke beban, contohnya adalah step-down chopper.

Class-B chopper/ Type B chopper

Ia beroperasi dalam kuadran kedua. Jadi arus beban negatif sementara tegangan output chopper positif. Di sini, transfer daya arus beban negatif (i_o) adalah dari beban ke sumber. Sirkuit chopper step-up adalah contohnya.

Class-C chopper/ Two Quadrant Class-A chopper/ Type C chopper

Menghubungkan secara paralel chopper class-B dan class-A menghasilkan chopper class-C yang beroperasi dalam kuadran kedua atau pertama. Jadi, ia akan bertindak sebagai step-down chopper dalam kuadran pertama dan step-up chopper dalam kuadran kedua.

Class-D chopper/ Two Quadrant Class-B chopper/ Type D chopper

Ia beroperasi baik dalam kuadran keempat maupun pertama dan dapat mentransfer daya dari beban ke sumber atau sumber ke beban. Kemudian, Anda dapat membalik tegangan output DC rata-rata dengan chopper class-D, sedangkan arah arus beban tidak dapat dibalik.

Class-E chopper/ Type E chopper

Terakhir, kita memiliki chopper class-E yang bekerja dalam semua kuadran karena ia adalah chopper universal. Selain itu, Anda akan membutuhkan empat dioda dan empat chopper/empat switch semiconductor untuk membuat sirkuit chopper class-E. Anda akan membutuhkan beban induktif agar chopper dapat berfungsi. Selain itu, harus ada polaritas terbalik emf beban dalam kuadran keempat dan ketiga.

Aplikasi Chopper

Anda dapat menggunakan sirkuit chopper dalam berbagai aplikasi yang meliputi:

• Pengisian baterai,
• Penguatan tegangan DC,
• Filter kapasitor switched,
• Kontrol lampu dan penerangan,
• Dalam penggerak motor brushless torque/stepper pada actuator,

Motor stepper

• Variable frequency drives,
• Sistem pemrosesan sinyal,
• Pesawat terbang dan pesawat luar angkasa,
• Pengontrol kecepatan motor DC,
• Sistem traksi kereta api,
• Konversi energi surya,
• Mobil listrik dengan operasi baterai,
• Sistem pasokan daya switched-mode seperti konverter DC ke DC
• Terakhir, amplifier elektronik kelas D.

Kesimpulan

Untuk merangkumnya, beberapa industri teknologi mengadopsi chopper untuk sistem transpor cepat. Selain itu, sirkuit chopper memiliki efisiensi tinggi, respons cepat, kemampuan regenerasi, dan kontrol halus. Kadang-kadang, Anda dapat menggunakan beberapa perangkat semiconductor daya dalam chopper, misalnya, bentuk lengkap IGBT dan thyristor force-commutative.

Itu saja untuk hari ini, dan kami harap Anda telah mendapatkan banyak pengetahuan tentang chopper. Dalam hal penjelasan atau pertanyaan, hubungi kami, dan kami akan menyelesaikannya bersama.