Pengantar
Dalam artikel pengantar ini, kita akan membahas tentang aksi induktor dalam catu daya mode sakelar. Jika Anda baru dalam desain catu daya dan bertanya-tanya mengapa dioda tampak bias maju padahal seharusnya tidak, maka kemungkinan besar, hal itu disebabkan oleh induktor. Artikel ini ditujukan untuk Anda.
Memahami Induktor
Awalnya, kami mempelajari induktor di universitas, baik di sirkuit AC maupun DC. Dalam sirkuit AC, kami memberikan input sinusoidal kepada induktor dan mengamati perubahan amplitudo dan fase. Dalam sirkuit DC, kami memberikan input langkah satuan dan mempelajari perubahan arus atau tegangan yang dihasilkan pada induktor.
Namun, perilaku induktor dalam catu daya mode sakelar berbeda secara signifikan dari rangkaian AC atau DC sederhana yang dipelajari di universitas.
Prinsip Dasar Induktor
Induktor selalu berusaha mempertahankan arus yang mengalir melaluinya. Induktor melawan setiap perubahan arus dengan menciptakan GGL balik. Misalnya, jika ada 1A yang mengalir melalui induktor dan perubahan dicoba, induktor menghasilkan GGL balik untuk melawan perubahan ini. Prinsip ini dapat disamakan dengan mendorong mobil berat dari keadaan diam—mobil itu awalnya menolak gerakan, dan setelah bergerak, ia menolak untuk berhenti.
Induktor dalam Rangkaian DC
Pertimbangkan rangkaian DC sederhana dengan baterai 1V, sakelar, resistor 1 ohm, dan induktor. Awalnya, tidak ada arus yang mengalir melalui induktor. Saat sakelar ditutup, 1V diterapkan, dan arus mulai mengalir. Induktor melawan perubahan dari 0A ke 1A dengan menghasilkan GGL balik yang sama dengan tegangan yang diberikan (1V). Hal ini menciptakan kenaikan arus logaritmik melalui induktor dari waktu ke waktu.
Induktor dalam Catu Daya Switching
Dalam catu daya, resistansinya hampir nol ohm, dan arus tidak mengikuti kurva logaritmik yang sama. Sebaliknya, arus naik dalam garis lurus, membentuk bentuk gelombang arus segitiga. Pengaktifan dan penghentian arus menghasilkan bentuk segitiga ini, yang menyederhanakan analisis menggunakan persamaan untuk garis lurus (y = mx + c).
Contoh Analisis Rangkaian
Mari kita perhatikan rangkaian dengan sumber 1V, sakelar, resistor 1 ohm, induktor, dan resistor 2 ohm tambahan yang dikontrol oleh sakelar lain. Saat sakelar awal ditutup, arus naik menjadi 1A. Jika sakelar ini dibuka dan sakelar kedua ditutup secara bersamaan, induktor memaksa arus mengalir melalui jalur baru dengan resistansi 3 ohm, yang menciptakan GGL balik 3V untuk mempertahankan aliran arus 1A.
Sakelar Mekanik vs. Sakelar Semikonduktor
Sakelar mekanis dapat terbuka seketika, menciptakan EMF balik tinggi yang dapat mengionisasi udara dan menyebabkan percikan. Inilah sebabnya mengapa peringkat tegangan AC sakelar lebih tinggi daripada peringkat DC. Namun, sakelar semikonduktor memerlukan waktu terbatas untuk membuka dan menutup, yang memengaruhi perilaku induktor. Persamaan standar untuk EMF balik induktor adalah E = -L (di/dt), yang berasal dari hukum Faraday dan Lenz.
Perilaku Induktor dalam Catu Daya Praktis
Dalam catu daya praktis, peralihan cepat MOSFET dapat menciptakan lonjakan tegangan besar karena nilai di/dt yang tinggi. Misalnya, peralihan dari 10A ke 0A dalam 10 nanodetik menghasilkan EMF balik yang besar, yang bermanifestasi sebagai derau dan lonjakan.
Kesimpulan
Dalam artikel ini, kami membahas perilaku induktor dalam catu daya mode sakelar DC-DC, bentuk arus segitiga, arah EMF balik, dan dampak di/dt tinggi pada lonjakan tegangan.
