Contoh Soal Elektronika Daya – Power Semiconductor Diodes dan Power Transistor- #2

Standard

Kali ini saya akan menuliskan tentang 3 contoh soal yang terdapat dalam Buku Muhammad H. Rasyid : Power Electronics hal. 405, 406, dan 417. Ini adalah salah satu tugas dari Mata Kuliah Elektronika Daya dan saya juga ingin sekedar berbagi untuk mereka yang sedang belajar  “Power Semiconductor Diodes dan Power Transistor” untuk meninjau beberapa contoh dari Buku Rasyid. Contoh dan penjelasan saya tulis dari terjemahan bahasa Inggris yang tertulis persis dengan yang ada di buku. Barangkali ada yang kesusahan dalam menemukan Buku Rasyid, berikut contoh dari soal – soal tersebut. Penjelasan selengkapnya (gambar, rumus, dll) dapat dilihat pada buku Muhammad H. Rasyid secara langsung :D

%%%%%%%%%%%%%%%%%

-Power Semiconductor Diodes-

%%%%%%%%%%%%%%%%%

Contoh 12-4 [Muhammad H. Rasyid : Power Electronics, page 405]

Dioda pada single-phase-full wave rectifier memiliki reverse recovery time of trr =  50µs dan  nilai rms dari input voltage adalah Vs = 120 V. Tentukan efek dari reverse recovery time pada rata –rata  output voltage jika supply frequency adalah (a) fs = 2KHz, and (b) fs = 60Hz.

Solusi : Reverse recovery time memberikan efek pada output voltage rectifier. Di dalam full-wave rectifier, dioda D1 akan tidak off pada ωt = Π; selanjutnya, dia akan berlanjut untuk terkonduktasi hingga t = Π/ω +trr. Sebagai hasil dari reverse recovery time, rata – rata output voltage akan berkurang.

Jika input voltage is v = Vm sin ωt = √2 V, sin ωt, maka pengurangan rata – rata output voltage adalah

Capture

Tanpa reverse recovery time, diberikan rata – rata output voltage Vdc = 0.6366Vm  = 108.03V.

(a)    Untuk trr = 50µs and fs = 2000 Hz, pengurangan rata – rata output voltage adalah

Capture2

(b)   Untuk trr = 50µs and fs = 60 Hz, pengurangan output dc voltage

Capture3

Note, Efek dari trr adalah signifikan untuk high – frequency dan untuk kasus normal sumber 60-Hz, efeknya dapat dinilai diabaikan.

Contoh 12-5 [Muhammad H. Rasyid : Power Electronics, page 406]

Sebuah rangkaian chopper dioperasikan pada frekuensi fs = 2KHz dan duty cycle k = 50%. Beban adalah highly inductive dan diserikan pada arus I0 = 400A. Dalama keadaan bebas diode Dm adalah tipe IR R232AF, 300A, 800V. Jika di/dt limiting inductor adalah Ls = 4µH, dc input voltage adalah Vs = 200V, dan junction temperature adalah dipertahankan pada Tf= 125oC, hitunglah (a) puncak arus switch , Ip; (b) nilai dari Cs hingga limit dari puncak reverse voltage diode Dhingga 350V; dan (c) rata – rata daya hilang pada dioda Dm d, PD

Solusi : Vs = 200V, Ls = 4µH, fs = 2000Hz, k = 0.5, Vc = 350V, dan Io = 400A. di/dt = Vs/Ls = 200/4 = 50A/µs.

(a)    Untuk IFM = Io = 400A dan Tf = 125oC, diberikan IRR = 50 A.

Capture4

(b)   Kelebihan energy selama reverse recovery time adalah

Capture5

(c)    Untuk keadaan bebas arus I0 = 400A, diberikan segera forward voltage drop, vF = 1.25V. Forward power loss yang segera manjadi 1.25 x 125 = 500 W. Rata – rata daya hilang adalah PD = k x 500 = 0.5 x 500 = 250 W.

 

%%%%%%%%%%%%%%%%%

-Power Transistor-

%%%%%%%%%%%%%%%%%

Contoh 13-1 [Muhammad H. Rasyid : Power Electronics, page 417]

Bipolar transistor secara spesifikasi memiliki β pada rentang 8 hingga 40. Resistansi beban adlah Rc = 11 Ω. Dc cupply voltage adlaah Vcc = 200V dan input voltage pada rangkaian dasar adalah VB = 10V. Jika VCE(sat) = 1.0V dan VBE(sat) = 1.5V. Tentukan (a) nilai dari RB yang menhasilkan pada saturasi dengan overdrive factor 5; (b) forced β; dan (c) power loss pada transistor,PT

Solusi : VCC = 200V, βmin = 8, βmax = 40, RC = 11 Ω, ODF = 5, VB = 10 V, VCE(sat) = 1.0V, dan VBE(sat) = 1.5V

Capture6

Untuk overdrive factor 5, maka base current adalah

Capture7

(a)   Capture8

(b)  Capture9

(c)    Total power loss adalah

Capture10

Note. Untuk overdrive factor 10, IB = 22.265 A dan power loss akan menjadi PT = 1.5 x 22.265 +18.1 = 51.5 W. sekali transistor saturasi, collector-emitter voltage akan tereduksi pada hubungan menaikkan arus. Walaupun demikian, power loss naik. Pada nilai tinggi dari overdrive factor, transistor bisa jadi rusak karena suhu tinggi. Di sisi lain, jika transistor underdriven (IB < ICS), bisa jadi dioperasikan pada daerah aktif dan VCE akan naik, yang akan menghasilkan naiknya power loss.

 

About these ads

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