RANCANG BANGUN STEP DOWN DC TO DC CONVERTER
MONOLITHIC IC LM 2596
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana
Program Strata-1 Pada Fakultas Teknik Prodi Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Palembang
Oleh :
Rendi Darmanto
13 2014 105
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG
2019
ii
iii
iv
ABSTRAK
Step down regulator adalah sebuah perangkat yang bisa menurukan
tegangan dimana tegangan masuk lebih besar. Tegangan keluaran dijaga stabil dan
teregulasi dengan baik, walaupun tegangan fluktuasi pada range tegangan input
yang direkomendasikan. Dalam rancang bangun sistem menggunakan IC LM
2596, dimana tegangan masukan adalah 30 Volt dc dan keluarannya adalah 18
Volt dc, pada arus keluaran sebesar 3 Amper yang diaplikasikan untuk men-
charger battery 9 Amper hour (Ah) pada sistem inverter yang terpasang
terintegrasi dengan perangkat elektronik lainnya. Step down IC LM 2596 akan
stabil pada arus keluaran dibawah 3 Amper, sistem stabil pada temperatur berkisar
antara 51 oC – 55 oC dengan pendingin blower/fan. Step down IC LM 2596 stabil
pada arus beban 1,2 Amper sampai 2,57 Amper, apabila menginginkan arus yang
lebih besar maka harus dirancang sistem pendingin yang baik untuk membuang
panas pada IC LM 2596.
Kata kunci: Step down, IC LM 2596, Tegangan, Arus
v
ABSTRACT
Step down regulator is a device that can reduce voltage where the input
voltage is greater. The output voltage is kept stable and well regulated, although
the voltage fluctuations in range thevoltage input are recommended. In designing
the system uses IC LM 2596, where the input voltage is 30 Volt dc and the output
is 18 Volt dc, at an output current of 3 Amperes which is applied to charger
battery 9 Amper hour (Ah) on ansystem inverter that is installed integrated with
other electronic devices. Step down 2596 ICLM will be stable at output currents
below 3 Ampere, the system is stable at temperatures ranging from 51 oC - 55 oC
withcoolers blower/fan. Step down IC LM 2596 stable on the load current of 1.2
amperes to 2.57 amperes, if want a larger current then must be well designed
cooling system to dissipate heat on the IC LM 2596.
Keywords: Step down, IC LM 2596, Voltage, Current
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat
dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul
RANCANG BANGUN STEP DOWN DC TO DC CONVERTER
MONOLITHIC IC LM 2596 yang disusun sebagai salah satu syarat untuk
memenuhi kurikulum pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Palembang.
Pada kesempatan ini penulis secara khusus mengucapkan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Cekmas Cekdin, M.T. selaku Pembimbing I.
2. Bapak Ashari, S.T.,M.Si. selaku Pembimbing II.
Yang telah bersusah payah dan meluangkan banyak waktunya dalam mengoreksi,
serta memberikan saran-saran yang sangat berharga kepada penulis selama
penyelesaian skripsi ini.
Disamping itu penulis menyampaikan rasa terima kasih atas kesempatan
dan bantuan yang telah diberikan dalam penyelesaian skripsi ini, terutama kepada:
1. Bapak Dr. Abid Djazuli, S.E., M.M. Rektor Universitas Muhammadiyah
Palembang.
2. Bapak Dr. Ir. Kgs. Ahmad Roni, M.T. Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Palembang.
3. Bapak Taufik Barlian, S.T. M.Eng. Ketua Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Palembang.
4. Bapak dan Ibu Dosen pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Palembang.
5. Bapak dan Ibu Staf Tata Usaha Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Palembang.
vii
6. Semua pihak yang penulis tidak dapat sebutkan satu persatu yang
membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Penulis sadar dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kata sempurna.
Oleh karena itu, kritik dan saran sangat penulis harapkan sebagai masukan
yang berharga. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan semua
pihak.
Palembang, Januari 2019
Penulis,
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................i
HALAMAN PENGESAHAN...............................................................................ii
PERNYATAAN....................................................................................................iii
ABSTRAK ......................................................................................................... iv
ABSTRACT ....................................................................................................... v
KATA PENGANTAR ...................................................................................... vi
DAFTAR ISI ................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... x
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii
BAB 1 PENDAHULUAN................................................................................... 1
1.1.Latar Belakang.............................................................................................. 1
1.2.Tujuan Pembahasan ..................................................................................... 1
1.3.Batasan masalah ........................................................................................... 2
1.4.Sistematika Penulisan .................................................................................. 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 3
2.1. Dioda ............................................................................................................ 4
2.2. Kurva Dioda ................................................................................................ 4
2.3. Gerbang AND/OR ....................................................................................... 5
2.4. Tipe Dioda ................................................................................................... 5
2.5. Dioda Zener ................................................................................................. 7
2.6.Rangkaian Penyearah ................................................................................... 8
2.7. Rangkaian Filter ........................................................................................ 13
2.8. Rangkaian Pelipat Tegangan .................................................................... 18
2.9. Clippers ...................................................................................................... 22
ix
2.10.Clampers ................................................................................................... 25
2.11. Konstruksi dan Simbol Transistor .......................................................... 26
2.12. Operasi Transisitor NPN dan PNP ......................................................... 30
2.13. Transistor Sebagai Penguat .................................................................... 30
2.14. MOSFET.................................................................................................. 33
BAB 3 METODE PENELITIAN .................................................................... 37
3. 1. Tempat dan waktu .................................................................................... 37
3.2. Fishbone Diagram ..................................................................................... 37
BAB 4DATA PENGUKURAN, PERHITUNGAN
DAN ANALISIS ............................................................................................... 40
4.1. Cara Kerja StepDown Switching Regulator LM2596 ............................. 41
4.2. Analisa Rangkaian StepDown DC to DC dengan
IC LM 2596 Monolithic Regulator Switching ................................................ 41
4.3. Menentukan/Perhitungan Pada Stepdown
DC to DC dengan IC LM 2596........................................................................ 43
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 49
5.1.Kesimpulan ................................................................................................. 49
5.2.Saran ............................................................................................................ 49
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... xiii
LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1. (a) Dioda dengan hubungan pn, (b) Simbol dioda. ........................... 3
Gambar 2. 2. Karakteristik tegangan terhadap arus pada dioda. ............................ 3
Gambar 2. 3. (a) Dioda diberi tegangan maju, (b) Dioda diberi tegangan balik,(c)
Kurva arus maju dan balik ............................................................... 4
Gambar 2. 4. Gerbang logika posistif OR ............................................................. 5
Gambar 2. 5. Dioda : (a) pemancar cahaya, (b) photo, (c) varactor,(d) schottky,
(e) step recovery (f) zener. ............................................................... 6
Gambar 2. 6. Pendekatam suatu dioda zener : (a) Ideal, (b) Kedua. ...................... 7
Gambar 2. 7. (a) Rangkaian penyearah setengah gelombang,(b) Tegangan
gelombang keluaran ........................................................................ 8
Gambar 2. 8. Penyearah tap tengah .................................................................... 11
Gambar 2. 9. Penyearah jembatan ...................................................................... 13
Gambar 2. 10. (a) Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan
induktor L, (b) Keluaran yang diratakan dengan komponen dc yang
besar dan sedikit komponen ac, (c) Rangkaian ekivalen dc, (d)
Rangkaian ekivalen ac. .................................................................. 15
Gambar 2. 11. (a) Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan
kapasitor C, (b) Bentuk gelombang keluaran. ................................ 15
Gambar 2. 12. Filter L dan C, (a) Satu seksi, (b) Dua seksi................................. 17
Gambar 2. 13. Rangkaiaan pengganda tegangan. ................................................ 18
Gambar 2. 14. Operasi pengganda tegangan : (a) siklus setengah positif, (b) siklus
setengah negatif ............................................................................. 19
Gambar 2. 15. Rangkaiaan pengganda tegangan. ................................................ 20
Gambar 2. 16.Siklus setengah bolak-balik dari operasi untuk pengganda tegangan
gelombang penuh .......................................................................... 20
Gambar 2. 17. Voltage Tripler dan Quadrupler. ................................................. 21
Gambar 2. 18. Clippers positif. .......................................................................... 23
Gambar 2. 19. Clipperr negatif. ......................................................................... 23
xi
Gambar 2. 20. Clippersdibias positif. ................................................................. 24
Gambar 2. 21. Clippersdibias negatif. ................................................................ 24
Gambar 2. 22. Clippers kombinasi. .................................................................... 25
Gambar 2. 23. Clampers positif.......................................................................... 26
Gambar 2. 24. Clampers .................................................................................... 26
Gambar 2. 25. Konstruksi dan simbol transisitor : (a) NPN, (b) PNP. ................. 27
Gambar 2. 26. Transistor dengan beberapa konfigurasi sebagai dioda. ............... 28
Gambar 2. 27.Transistor NPN sebagai saklar elektronik ditutup membalikan
tegangan 5 V ke 0 V ...................................................................... 29
Gambar 2. 28.Transistor NPN sebagai saklar terbuka membalikan tegangan 0 V
sampai 5 V .................................................................................... 29
Gambar 2. 29. Bias transistor NPN dan PNP untuk operasi yang sesuai. ............ 30
Gambar 2. 30. Arus basis, kolektor, dan emiter di transistor ............................... 31
Gambar 2. 31. DepletionMode. .......................................................................... 33
Gambar 2. 32. Enhancement Mode. .................................................................... 34
Gambar 2. 33. Cara kerja MOSFET ................................................................... 35
Gambar 2. 34. n-channel MOSFET. ................................................................... 36
Gambar 2. 35. p-channel MOSFET. ................................................................... 36
Gambar3.1. Fishbone diagram penelitian..............................................................37
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4. 1. Data hasil pengukuran ...................................................................... 44
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Dalam suatu sistem elektronika daya sering kita jumpai atau kita temukan
suatu sistem yang tidak dapat berjalan dengan normal karena ketidaksepadanan
atau macthing dari suatu output rangkaian ke input rangkaian berikutnya sehingga
menggangu operasi sistem tersebut disini penulis akan mencoba rancang bangun
sebuah alat DC to DC step down converter yang mampu memberikan arus dan
tegangan yang stabil pada rangkaian elektronik berikutnya. Disini penulis akan
mengunakan IC LM 2596.
Sebagai peranan penting dari rangkaian tersebut berdasarkan data sheet IC
LM 2596, IC tersebut dapat bekerja dengan tegangan masuk yang mempunyai
range yang lebar mulai dari 5Volt dc sampai 37Volt dc dengan arus sekitar
3Amper.Rangkaian step down ini akan kita gunakan untuk men-charger battery
9Amper yang digunakan sebagai battery driver pada sistem inverter.Pada sisi
input-an atau masukan dari rangkaian step down ini adalah 30-37Volt dc dengan
arus sekitar 2 Amper sampai 3Amper dan pada sisi keluarannya akan kita setting
pada tegangan output sebesar 18Volt dc dengan arus 3Amper diharapkan akan
mampu men-charger battery 9Amper dengan cepat dan stabil.
1.2.Tujuan Pembahasan
Dalam sistem daya yang terintegrasi kadang terdapat kelemahan akibat dari
suatu rangkaian yang tidak dapat bekerja dengan baik sehingga menurunkan
efesiensi dari sistem tersebut. Disini penulis akan mencoba membangun sebuah
step down yang mampu memberikan tegangan keluaran sebesar 18Volt dc dengan
arus 3Amper dengan stabil walaupun tegangan masukan naik turun mulai dari
5Volt sampai 40Volt . Disini penulis akan mengunakan alat ini (step down dc to
dc converter) ini sebagai pengisi daya untuk battery 9Amper yang digunakan
sebagai Battery driver pada rangkaian inverter sistem terintegrasi 2000 Watt.
2
1.3.Batasan masalah
Pada penulisan skripsi ini penulis hanya akan membahas arus dan tegangan
pada rangkaian step down IC LM 2596 yang digunakan sebagai charger battery
9Amper sebagai battery driver pada sistem inverter 2000 Watt yang terintegrasi.
1.4. Sistematika Penulisan
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab pendahuluan mendeskripsikan mengenai latar belakang masalah,
rumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang teori-teori yang digunakan dalam penelitian, perancang dan
pembuat sistem.
BAB 3 METODE PENELITIAN
Bab ini membahas mengenai Diagram Alir (fishbone), Alat dan Bahan yang
digunakan.
BAB 4 PERHITUNGAN DAN ANALISIS
Bab ini membahas tentang analisis data yang diperoleh saat melakukan
penelitian.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan dan saran dari skripsi yang telah dibuat.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR PUSTAKA
Drs. Kismet Fadillah, D. M. (1997). Ilmu Listrik Edisi Pertama. Angkasa
Bandung.
George Clayton, S. W. (2005). Operational Amplifiers Edisi Kelima. Erlangga.
Ing, D. I. (2002). Elektronika dasar. Selemba Teknika.
Kho, D. (2015). Komponen Elektronika. Desember 1, 2018, Teknik Eltronika:
http://www.TeknikEltronika.com
Malvino, A. P. ELEKTRONIKA KOMPUTER DIGITAL. Jakarta Pusat :
GUNADARMA.
Malvino, A. P. (2000). Prinsip - Prinsip Elektronika. Jakarta: Erlangga.
Setiawan, D. (2001). Elektronika Daya.
toolye, m. (2002). Rangkaian Elektronik : Prisip dan Aplikasi Edisi kedua.
Erlangga.
Zuhal. (1992). Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta:
Gramedia.
