Elektronika Daya (Soal dan Jawaban)

Nama : Siti Marwah Syarif Kelas : 4J

TEORI 1. Ada empat konverter daya yaitu! Jawab : Konvrensi DC-DC, Penyearah AC-DC, Inverter DC-AC, Cycloconverter ACAC. 2. Jelaskan salah satu contoh penggunaan untuk konvrensi DC-DC ! Jawab : Listrik DC 15V dengan komponen elektronika diubah menjadi listrik DC 5V. 3. Jelaskan salah satu coontoh untuk penggunaanpenyearah AC-DC! Jawab : Listrik AC 220 V/50 Hz diturunkan melewati trafo menjadi 12V AC dan kemudian disearahkan oleh diode menjadi tegangan DC 12V. 4. Jelaskan salah satu coontoh untuk penggunaan inverter DC-AC! Jawab : Listrik DC 12 V dari akumulator dengan perangkat inverter diubah menjadi listrik tegangan AC 220V, frekuensi 50 Hz. 5. Jelaskan salah satu coontoh untuk penggunaan Cycloconverter AC-AC! Jawab : Tegangan AC 220 V dan frekuensi 50 Hz menjadi tegangan AC 110 V dan frekuensi yang baru 100 Hz. 6. Gambarkan rangkaian converter DC-DC pada tipe linier! Jawab :

7. Apakah PLC itu? Jawab : PLC merupakan sistem yang dapat memanipulasi, mengeksekusi, dan atau memonitor keadaan proses pada laju yang amat cepat, dengan dasar data yang bisa diprogram dalam sistem berbasis mikroprosesor integral. PLC menerima masukan dan menghasilkan keluaran sinyal-sinyal listrik untuk mengendalikan suatu sistem. 8. Gambarkan struktur SCR? Jawab :

9. Sebutkan yang mempengaruhi peratan! Jawab : Pemilihan kapasitor, filter keluaran, keluaran rata-rata, arus masuk dari pulsapulsa. 10. Dari struktur SCR apa fungsi dari kaki (pin) Gate? Jawab : Melalui kaki (pin) gate tersebut memungkinkan komponen ini di trigger menjadi ON, yaitu dengan memberi arus gate. Ternyata dengan memberi arus gate Ig yang semakin besar dapat menurunkan tegangan breakover (Vbo) sebuah SCR. Dimana tegangan ini adalah tegangan minimum yang diperlukan SCR untuk menjadi ON. Sampai pada suatu besar arus gate tertentu, ternyata akan sangat mudah membuat SCR menjadi ON. Bahkan dengan tegangan forward yang kecil sekalipun. 11. Jelaskan karakteristik dari V-I SCR pada grafik dibawah!

Jawab : Pada gambar tertera tegangan breakover Vbo, yang jika tegangan forward SCR mencapai titik ini, maka SCR akan ON. Lebih penting lagi adalah arus Ig yang dapat menyebabkan tegangan Vbo turun menjadi lebih kecil. Pada gambar ditunjukkan beberapa arus Ig dan korelasinya terhadap tegangan breakover. Pada datasheet SCR, arus trigger gate ini sering ditulis dengan notasi IGT (gate trigger current). Pada gambar ada ditunjukkan juga arus Ih yaitu arus holding yang mempertahankan SCR tetap ON. Jadi agar SCR tetap ON maka arus forward dari anoda menuju katoda harus berada di atas parameter ini. 12. Gambarkan symbol SCR jenis LASCR! Jawab :

13. Bagaimanakah cara keja DIAC? Jawab : DIAC dibuat dengan struktur PNP mirip seperti transistor. Lapisan N pada transistor dibuat sangat tipis sehingga elektron dengan mudah dapat menyeberang menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buat cukup tebal sehingga elektron cukup sukar untuk menembusnya. Struktur DIAC yang demikian dapat juga dipandang sebagai dua buah dioda PN dan NP, sehingga dalam beberapa literatur DIAC digolongkan sebagai dioda. Sukar dilewati oleh arus dua arah, DIAC memang dimaksudkan untuk tujuan ini. Hanya dengan tegangan breakdown tertentu barulah DIAC dapat menghantarkan arus. Arus yang dihantarkan tentu saja bisa bolak-balik dari anoda menuju katoda dan sebaliknya. Kurva karakteristik DIAC sama seperti TRIAC, tetapi yang hanya perlu diketahui adalah berapa tegangan breakdown-nya. 14. Apa yang dimaksud dengan TRIAC? Jawab : TRIAC mempunyai kontruksi sama dengan DIAC, hanya saja pada TRIAC terdapat terminal pengontrol (terminal gate). Sedangkan untuk terminal lainnya dinamakan main terminal 1 dan main terminal 2 (disingkat mt1 dan mt2). Seperti halnya pada DIAC, maka TRIAC pun dapat mengaliri arus bolak-balik, tidak seperti SCR yang hanya mengalirkan arus searah (dari terminal anoda ke terminal katoda). 15. Gambarlah rangkaian Triac Phase! Jawab : D1 RL

A1

Vin

R1

G A2

D2

16. Buatlah control circuit dari rangkaian di atas!

17. Gambarkan circuit PWM pada saat Normal, Low Vo, High Vo! Jawab :

18. Gambarkan karakteristik V-I DIAC! Jawab :

19. Gambarkan Lay Out system Listrik pada industry! Jawab :

20. Untuk mendapatkan efisiensi yang kecil dengan cara? Jawab : Memperkecil rugi-rugi dan ukuran yang kecil dan kompak. 21. Rugi daya dalam saklar adalah? Jawab :  Saklar on v(t) = 0  Saklar off i(t) = 0  Daya P9t)= V(t).i(t) = 0  Saklar ideal rugi daya = 0 22. SCR jenis GCS biasanya digunakan sebagai? Jawab : SCR jenis GCS biasanya digunakan sebagai rangkaian-rangkaian pencacah, digital, dan rankaian lain dengan picu negative untuk penghentian oprasi. 23. Gambarkan sketsa pengaturan proses daya! Power Input

Switching Converter

Power Output Control Input

Controller Reference

24. Gambarkan rangkaian penyearah AC-DC pada outputnya setengah gelombang! Jawab :

25. Cara kerja thyristor adalah? Jawab :  Thyristors hampir sama dengan diode  Thuristors tidak akan menghantar jika tidak ada arus bias maju pada Gate  Thyristors akan berhenti menghantar jika tegangan nol atau arus berhenti

HITUNGAN 26. Hitunglah , sebuah SCR diketahui memiliki I

GT

= 10 mA dan V

GT

= 0.7 volt. Maka dapat

dihitung tegangan V yang diperlukan agar SCR ini ON ? in

Vbc

LOAD

IGT Vb

SCR 450Ω

VGT

Jawab : Vin = IGT(R) + VGT = (10-3x450) + 0.7 = 4.9 volt 27. Berapakah tegangan V yang diperlukan agar SCR ini ON ? in

Vbc

LOAD

IGT = 0,02 A Vb

SCR 150Ω VGT = 0,5 V

Jawab : Vin = IGT(R) + VGT = (0.02x150) + 0.5 = 3.5 volt 28. Hitunglah, sebuah SCR diketahui memiliki I

GT

= 15000 μA , V

GT

= 0.9 volt dan V = 3.9 in

volt berapakah hambatan yang diperlukan? Jawab : Vin = IGT (R) + VGT R=

Vin −VGT IGT

=

3,9−0,9 15 −3

= 200Ω

29. Hitunglah, sebuah SCR diketahui memiliki I mv berapakah V

GT

GT

yang diperlukan? Jawab :

= 26x10-3 A, R = 375 Ω dan V = 10000 in

Jawab : VGT = Vin – (IGT (R)) VGT = 10 – (26x10-3 x 375) = 0,25 volt 30. Jika diketahui I dari TRIAC pada rangkaian 10 mA dan V GT

juga yang digunakan adalah sebuah DIAC dengan V

bo

GT

= 0.7 volt. Lalu diketahui

= 20 V, maka dapat dihitung

TRIAC akan ON pada tegangan? VAC

LAMPU

R

10 kΩ IGT

C

Vbo

VGT

Jawab : V = I (R)+V +V GT

bo

GT

= (10x10-3 x 10x103) + 20 + 0.7 = 120,7 Volt

31. Dari rangkaian di atas, jika tegangan pada saat TRIAC akan ON adalah 150 Volt, dengan I = 2x10-4, VGT = 0.9 volt, dan tahanan 7.5x103 Ω. berapakah Vbo nya? GT

Jawab : V = I (R)+V +V GT

bo

GT

Vbo = V – (IGT R) - VGT Vbo= 175 - (2x10-2 x 7.5x103) – 0.9 = 24.1 volt 32. Dari rangkaian di atas, jika tegangan pada saat TRIAC akan ON adalah 180 Volt, dengan Vbo = 30.7 volt, VGT = 0.9 volt, dan tahanan 3.5x103Ω. berapakah IGT nya? Jawab : V = I (R)+V +V GT

IGT = IGT =

bo

GT

𝑉− 𝑉𝑏𝑜 − 𝑉𝐺𝑇

𝑅 180− 30.7− 0.9 3.5 𝑥 10 3

= 0,0424 A = 42,4 mA

33. Dari rangkaian di atas, jika tegangan pada saat TRIAC akan ON adalah 120 Volt, dengan Vbo = 16.5 volt, VGT = 0.8 volt, dan IGT = 21 mA nya?

Jawab : V = I (R)+V +V GT

bo

GT

𝑉− 𝑉𝑏𝑜 − 𝑉𝐺𝑇

R=

𝐼𝐺𝑇

R =

120 – 16.5− 0.8 21 𝑥10 −3

= 5135 Ω = 5.135 kΩ

34. Penyearah gelombang penuh diberikan tegangan 12V AC, dan arus 1A, tegangan ripple up = 3,4V, frekuensi ripple fp = 100Hz, dan tegangan cut-in diode Uf = 0,7 V. Hitunglah, faktor daya transformator? Jawab : PT = 1,23 · Pd = 1,23 · 12V · 1A = 14,8 W

35. Dari soal no. 34 berapakah besar tegangan AC? Jawab :U1 =

𝑈𝑑

=

2

+ 2 .Uf

12 𝑣 2

+ 2 .0,7 v =9,88 V

36. Dari soal no. 34 berapakah besar kapasitas kapasitor? Jawab : CG =

0,75 𝑥 𝐼𝑑 𝑓𝑝 𝑥 𝑈𝑝

0,75 𝑥 1 𝐴

= 100 𝐻𝑧 𝑥 3,4 𝑉 = 2.200 μF

37. Penyearah Thyristor dengan beban resistif. Tegangan input 100V AC. Hitung tegangan DC saat sudut penyalaan α = 0° dan α= 60°. 𝑈 Jawab : 0o = 𝑈𝑑 ∝ = 1 Udo α = 0o 100 volt 𝑑𝑜

𝑈

60o = 𝑈𝑑 ∝ = 0.75

Udo

𝑑𝑜

α = 60o

75 volt

38. Transistor BC 107 difungsikan gerbang NAND = Not And, tegangan sinyal 1 U1 = 3,4 V, tegangan LED UF = 1,65 V, Ub = 5V, arus mengalir pada LED IF = 20 mA, tegangan UBE = 0,65 V, dan Bmin = 120, tegangan saturasi UCEsat = 0,2 V dan factor penguatan tegangan U = 3. Tentukan besarnya tahanan RC? Jawab :

39. Tentukan besaran tahanan RV dari soal no. 38? Jawab :

40. Transistor BC 107 difungsikan gerbang NAND, tegangan sinyal 1 U1 = 2,5 V, tegangan LED UF = 2,25 V,Ub = 7 V arus mengalir pada LED IF = 15 mA, tegangan UBE = 0,78 V, dan Bmin = 120, tegangan saturasi UCEsat = 0,25 V dan faktor penguatan tegangan U= 3. Tentukan besarnya tahanan RV?. Jawab : RV =

(𝑈𝑏 −𝑈𝐵𝐸 ) .𝐵𝑚𝑖𝑛 𝑈 . 𝐼𝐹

=

2,5 𝑉−0,78 𝑉 .120 3 .15𝑚𝐴

41. Tentukan besar tahanan RC dari soal no. 40?

= 4,58 kΩ

Jawab : RC =

𝑈𝑏 −𝑈 𝐹 − 𝑈𝐶𝐸𝑠𝑎𝑡 𝐼𝐹

=

7−2,25 − 0,25 15𝑚𝐴

= 300 Ω

42. Jika harga puncak sinyal setengah gelombang 12 V, berapa harga rata-rata tegangan tersebut? Jawab : Diketahui Vm = 12 V Ditanya Vdc ? 𝑉𝑚 12 Vdc = 𝜋 = 3,14 = 3,82 V 43. Suatu diode zener 5V3 dipasang seri dengan R. Apabila Pz=1W. Tentukan nilai VD untuk, V = 4V dan V= 6V

Jawab : a) V= 4 Volt V5V3 maka nilai VD sama dengan Vz yaitu 5V3 44. Dari soal no. 43, Berapakah nilai tegangan pada R untuk kondisi a) dan b)? Jawab : VR pada tegangan = 4 Volt P =V . I 1W = 4V . I I =P / V = 1W / 4V = 0.25A V=I.R 4 = 0.25A . R R = 4 / 0.25 = 16 ohm Iz = VR – Vz / R VR=(Iz . R)+Vz = (0.25A . 16Ω)+5V3 = 4 + 5V3 = 9 V3 45. Dari soal no. 43, Berapakah nilai R, agar diode tetap aman? Jawab : VR pada tegangan = 6 Volt P =V . I

1W= 6V . I I =P / V = 1W / 6V = 0.16A V=I.R 6 = 0.16A . R R = 6 / 0.16 = 37.5 ohm Iz = VR – Vz / R VR =(Iz . R)+Vz = (0.16A . 37.5_)+5V3 = 6 + 5V3 = 11V3 Nilai R agar diode dalam kondisi aman Pz = Vz.Iz 1W = 5V3.Iz Iz = 1W / 5V3 = 0.18 A R dipilih agar aman Iz 5V3 dan dianggap telah melebihi tegangan zenernya (batas aman) maka digunakan tegangan 11V3 untuk memilih nilai R agar aman !! 46. Dari rangkaian di atas, jika tegangan pada saat TRIAC akan ON adalah 220 Volt, dengan Vbo = 24 volt, VGT = 0.9 volt, dan tahanan 5,5x103Ω. berapakah IGT nya? Jawab : V = I (R)+V +V GT

IGT = IGT =

bo

GT

𝑉− 𝑉𝑏𝑜 − 𝑉𝐺𝑇

𝑅 220 – 24 − 0.9 5,5 𝑥 10 3

= 0,035 A = 35 mA

47. Penyearah gelombang penuh diberikan tegangan 22V AC, dan arus 2A, tegangan ripple up = 5 V, frekuensi ripple fp = 50Hz, dan tegangan cut-in diode Uf = 0,9 V. Hitunglah, faktor daya transformator? Jawab : PT = 1,23 · Pd = 1,23 · 22V · 2A = 54,12 W 48. Dari no. 47 hitunglah besaran tegangan AC? Jawab :U1 =

𝑈𝑑 2

+ 2 .Uf

=

22 𝑣 2

+ 2 .0,9 v =17,35 V

49. Dari no. 48 berapakah besar kapasitas kapasitor? Jawab : CG =

0,75 𝑥 𝐼𝑑 𝑓𝑝 𝑥 𝑈𝑝

0,75 𝑥 2 𝐴

= 50 𝐻𝑧 𝑥 5 𝑉 = 6000 μF

50. Jika harga puncak sinyal setengah gelombang 24 V, berapa harga rata-rata tegangan tersebut? Jawab : Diketahui Vm = 24 V Ditanya Vdc ? 𝑉𝑚 24 Vdc = 𝜋 = 3,14 = 7,64 V