POWER ELECTRONICS CIRCUITS, DEVICES, AND APPLICATIONS

SuparmanDavid Suban Koten

Rona Rinarwan DinySutoko

Department of Electrical Engineering,University of Brawijaya

Malang

Chapter 1 Introduction. Oleh Suparman, David SK, Sutoko, Rona RD

Chapter.1 Introductions

Definisi :

Elektronika daya merupakan studi tentang rangkaian elektronika yang ditujukan untuk mengendalikan aliran energi listrik

Disiplin ilmu yang mempelajari penggunaan teknologi elektronika dalam konversi energi (daya) elektrik.

Hubungan Dengan Berbagai Ilmu

Makna Elektronika dalam masyarakat listrik digunakan hampir di setiap manusia dan masyarakat modern

Listrik adalah sebagai sumber energi yang digunakan dalam masyarakat modern

Tujuan dari elektronika daya yang tepat tentang bagaimana menggunakan tenaga listrik, dan bagaimana menggunakannya secara efektif dan efisien, dan bagaimana meningkatkan kualitas dan pemanfaatan tenaga listrik secara baik

Elektronika daya dan elektronik informasi adalah teknologi modern dalam masyarakat : elektronik informasi adalah otak, dan elektronika daya adalah otot.

Chapter.1 Introductions

Tujuan Konversi :

Mengapa energi elektrik perlu dikonversikan?

Hampir semua peralatan listrik bekerja kurang efisien atau tidak bisa bekerja pada sumber energi (daya) elektrik yang tersedia.

Banyak pembangkit energi (daya) elektrik nonkonvensional mempunyai bentuk yang tidak kompatibel dengan sumber energi (daya) elektrik lainnya.

Sejarah Elektronika Daya

Logam tangki rectifier, jaringan dikontrol penyearah tabung vakum, ignitron, phanatron, thyratron (diterapkan untuk kontrol daya hingga 1950).

SCR (Silicon Controlled Rectifier)

Thyristor pertama dikembangkan oleh laboratorium Bell pada tahun 1956.

Pertama SCR di komersial adalah yang dikembangkan oleh "General Electric Co" pada tahun 1958.

Sejarah Elektronika Daya

Sampai tahun 1970, thyristor konvensional telah eksklusif digunakan untuk kontrol daya.

Sejak tahun 1970, berbagai jenis perangkat semikonduktor daya dikembangkan dan menjadi komersial.

Sejarah Elektronika Daya

Perangkat diatas dapat dibagi secara luas menjadi tiga jenis: (1) dioda daya, (2) thyristor, (3) transistor daya.

Sejarah Elektronika Daya

Pengendalian Karakteristik Daya

Karakteristik & Simbol Komponen Daya

Aplikasi Elektronika Daya

Aplikasi Elektronika Daya

Commercial Applications• Air conditioners• Central refrigeration.• UPS• Elevators• Emergency lamps• Heating systems

Domestic Applications• Cooking equipments.• Lighting & heating ckts.• Air conditioners.• Refrigerators.• Freezers.• Personal Computers.

Aplikasi Elektronika Daya

Telecommunications• Battery chargers.• DC power supply & UPS• Mobile cell phone

battery chargers.

Transportation• Traction control of

electric vehicles.• Battery chargers for

electric vehicles.• Electric locomotives.• Street cars & trolley

buses.

Aplikasi Elektronika Daya

Utility Systems• High voltage DC transmissions (HVDC).• Static VAR compensation.• Fuel cells.• Energy storage systems• Boiler feed water systems.

Tipe Rangkaian Elektronika Daya

Penyearah Dioda (uncontrolled) Konverter ac – dc (controlled) Konverter ac – ac (pengendali tegangan ac) Konverter dc – dc (dc chopper) Konverter dc – ac (inverter) Saklar/switch statis

Desain Perangkat Lunak

PSIM v.9 SimPowerSystems Blockset Matlab ATPdraw alternative transient program PSPICE LabView

Referensi :

Text Books Power Electronics – by M. D. Singh & K. B.

Kanchandhani, Tata Mc Graw – Hill Publishing company, 1998.

Power Electronics : Circuits, Devices and Applications – by M. H. Rashid, Prentice Hall of India, 3nd edition

Referensi : Power Electronics – by Vedam

Subramanyam, New Age International (P) Limited, Publishers

Power Electronics - by V.R.Murthy , 1st edition -2005, OXFORD University Press

Power Electronics-by P.C.Sen,Tata Mc Graw-Hill Publishing

Chapter 2 Power Semiconductor Diodes and CircuitsOleh Suparman, David SK, Sutoko, Rona RD

Dioda SemikonduktorResistor merupakan sebuah piranti linear karena grafik

arus terhadap tegangan merupakan garis lurus. Berbeda dengan dioda.

Dioda merupakan piranti non-linear karena grafik arus terhadap tegangan bukan berupa garis lurus. Alasannya adalah karena adanya potensial penghalang (potensial barrier). Resistansinya konstan.

Saat tegangan dioda lebih kecil dari tegangan penghambat tersebut, maka arus dioda akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial penghalang,arus dioda akan naik secara cepat.

Tahanan DiodaMenentukan tahanan dioda, diperlihatkan pada gambar di atas. Pada titik P, tegangan Vp dan arus Ip. Tahanan statis didefinisikan sebagai :

Bila tegangan berubah-ubah di aas dan di bawah suatu harga tetap (Vp), didefinisikan apa yang disebut tahanan dinamis yakni:

Tahanan Dioda

Karakteristik V-A Dioda

Karakteristik V-A Dioda

Kurva Dioda Gambar di atas merupakan kurva karakteristik dioda pada pra tegangan maju (forward) dan pra tegangan balik (reverse).

Dari gambar karakteristik tersebut dapat dianalisa bahwa sebuah dioda akan mengalirkan arus setelah tegangan luar mengatasi potensial barrier, maka arus maju akan menjadi besar.

Pada kurva dengan karakteristik balik saat tegangan yang diberikan sama dengan nol, maka tidak ada arus yang mengalir jika tegangan dinaikkan maka arus akan sangat kecil

Karakteristik V-A Dioda

Saat arus maju terlalu besar maka dioda akan rusak karena disipasi daya terlalu besar.

Jika pada arah balik tegangan yang terlalu tinggi akan menimbulkan kedadalan (breakdown) listrik pada dioda.

Karakteristik V-A Dioda Pada tegangan reverse yang besar, arus

reverse mengalir besar sekali dan sat itu disebut tegangan break down.

Besar arus dioda: Dimana,I = arus melalui diodaI₀ = arus bocor saturasie = muatan elektron (1,602. C)V = tegangan anoda ke katodaK = konstanta Boltzman (1,38. J/K)T = suhu (Kelvin)

Pada suhu kamar : T=293 K dan qV/KT= 40

maka persamaan menjadi

Jadi, Nampak dari persamaan bahwa arus dipengaruhi oleh tegangan dan temperature.

Kurva Karakteristik Dioda

Kita dapat menyelidiki karakteristik statik dioda, dengan cara memasang dioda seri dengan sebuah catu daya dc dan sebuah resistor.

Kurva karakteristik statik dioda merupakan fungsi arus ID, arus yang melalui dioda, terhadap tegangan VD,

beda tegangan antara titik a dan b.

Garis Beban melewati titik i = 0. Titik potong v adalah v =vi dan v = 0.Titik potong adalah i =vi /RL

Kurva Karakteristik Dioda

Gambar Kurva Karakteristik Dinamis: Hubungan arus terhadap tegangan masukan vi bervariasi disebut karakteristik dinamis.

Lereng garis beban adalah tetap karena resistans beban RL tetap

Kurva Karakteristik Dioda

Gambar Karakteristik Transfer

Kurva yang menunjukkan hubungan antara tegangan keluaran vo dengan tegangan masukan v

i untuk rangkaian apapun, dinamakan karakteristik transfer atau karakteristik transmisi.

Karena untuk rangkaian dioda di atas vo= iRL, maka kurva transfer-nya sama dengan karakteristik dinamis.

Macam-macam Dioda Dioda Umum

Yang dimaksud dioda umum adalah dioda yang dipergunakan dalam rangkaian rangkaian sederhana dan biasanya berfungsi sebagai perata atau pembatas arus listrik.

Dioda umum ini dalam operasinya dapat bekerja bila diberi arus bolak balikatau searahArus listrik yang melewati dioda sebagian akan dilewatkan baik tegangan positifnya maupun tegangan negatifnya tergantung cara pemasangannya.

Macam-macam Dioda Yang termasuk dioda umum

- Dioda Silikon- Dioda Germanium- Dioda Rectifier- Dioda Selenium- Dioda Kuprok

Dioda khusus

Dioda jenis khusus bekerja bukan hanya sebagai perata/pembatas arus namun pemakaiannya sangat bervariasi, beberapa aplikasinya adalah sensor, stabilizer, penyearah terkendali dan lain sebagainya.

Yang termasuk dioda khusus- Dioda Zener- Dioda DIAC- Dioda TRIAC- Dioda Kapasitansi- Dioda LED- Dioda Thyristor/SCR-Dioda Photosel/Photo Dioda

Jenis Jenis Dioda

Ada beberapa jenis dari dioda pertemuan yang hanya menekankan perbedaan pada aspek fisik baik ukuran geometrik, tingkat pengotoran, jenis elektroda ataupun jenis pertemuan, atau benar-benar peranti berbeda seperti dioda Gunn, dioda laser dan dioda mosfet. Diode Biasa Dioda Bandangan Dioda Chat’s Whisker Dioda Arus Tetap Dioda Terobosan/Esaki Dioda Gunn

Rangkaian Dioda

Penyearah Tegangan

Sebagai penyearah tegangan, dioda digunakan untuk mengubah tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah(DC).

Penyearah tegangan ini ada 2 macam, yaitu : Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier). Penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier)

Rangkaian Dioda Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier).

Saat digunakan sebagai penyearah setengah gelombang, dioda menyearahkan tegangan AC yang berbentuk gelombang sinus menjadi tegangan DC hanya selama siklus positif tegangan AC saja.

Sedangkan pada saat siklus negatifnya, dioda mengalami panjaran balik (reverse bias) sehingga tegangan beban (output) menjadi nol.

Rangkaian Dioda Pada gambar diatas, anggaplah Vin sebagai tegangan input rangkaian setelah

diturunkan oleh transformator yang mempunyai nilai sebesar 20Vpp atau 7,071VRMS. Setelah disearahkan menggunakan dioda maka akan di dapat nilai tegangan DC atau nilai rata-ratanya.

Nilai tegangan yang ditunjukkan pada multimeter adalah nilai komponen AC (VAC) atau DC (VDC) saja.

Sementara, untuk mengetahui tegangan puncak ke puncak (Vpp) diperlukan pengukuran menggunakan osiloskop atau bisa juga dengan perhitungan setelah VAC sudah diketahui.

Catatan : VAC = VRMS = VEFEKTIF .

Rangkaian DiodaRangkaian penyearah setengah gelombang ini memiliki kelemahan pada kualitas arus DC yang dihasilkan.

Arus DC rata-rata yang dihasilkan dari rangkaian ini hanya 0,318 dari arus maksimum-nya, jika dituliskan dalam persamaan matematika adalah sebagai berikut;

IAV = 0,318 I∙ MAX

Oleh sebab itu rangkaian penyearah setengah gelombang lebih sering digunakan sebagai rangkaian yang berfungsi untuk menurunkan daya pada suatu rangkaian elektronika sederhana dan digunakan juga sebagai demodulator pada radio penerima AM.

Rangkaian Dioda

Penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier).

Saat digunakan sebagai penyearah gelombang penuh, dioda secara bergantian menyearahkan tegangan AC pada saat siklus positif dan negatif.

Penyearah gelombang penuh ada 2 macam dan penggunaannya disesuaikan dengan transformator yang dipakai.

Untuk transformator biasa digunakan jembatan dioda (dioda bridge) sementara untuk transformator CT digunakan 2 dioda saja sebagai penyearahnya.

Rangkaian Dioda Penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda

(dioda bridge)

Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap siklus tegangan AC sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus yang sama.

Rangkaian DiodaSaat siklus positif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda B menuju beban dan kembali melalui dioda C. Pada saat yang bersamaan pula, dioda A dan D mengalami reverse bias sehingga tidak ada arus yg mengalir atau kedua dioda tersebut bersifat sebagai isolator.

Sedangkan pada saat siklus negatif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda D menuju beban dan kembali melalui dioda A. Karena dioda B dan C mengalami reverse bias maka arus tidak dapat mengalir pada kedua dioda ini.

Sinyal Gelombang PenyearahGrafik sinyal dari penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge) ditunjukkan seperti pada gambar berikut

Jembatan dioda (dioda bridge) tersedia dalam bentuk 1 komponen saja atau pun bisa dibuat dengan menggunakan 4 dioda yang sama karakteristiknya. Yang harus diperhatikan adalah besar arus yang dilewatkan oleh dioda harus lebih besar dari besar arus yang dilewatkan pada rangkaian.

Rangkaian Dioda Penyearah gelombang penuh menggunakan 2 dioda.

Seperti telah disebutkan diatas, penyearah gelombang penuh menggunakan 2 dioda ini hanya bisa digunakan pada transformator CT, dimana tegangan sekunder yang dihasilkan oleh trafo CT ini adalah : dimana V1=teg primer dan V2=teg sekunder, Cara kerja penyearah gelombang penuh jenis ini dapat dijelaskan seperti berikut.

Pada gambar mengenai trafo diketahui bahwa pada bagian sekunder trafo CT terdapat 2 sinyal output yang terjadi secara bersamaan, mempunyai amplitudo yang sama namun berlawanan fasa.

Saat tegangan input (teg primer) berada pada siklus positif, pada titik AO akan terjadi siklus positif sementara pada titik OB akan terjadi siklus negatif.

Akibatnya D1 akan mengalami panjaran maju (forward bias) sedangkan D2 mengalami panjaran balik (reverse bias) sehingga arus akan mengalir melalui D1 menuju ke beban dan kembali ke titik center tap.

Rangkaian Dioda

Rangkaian penyearah gelombang merupakan rangkaian yang berfungsi untuk merubah arus bolak-balik (Alternating Current / AC) menjadi arus searah (Direct Current / DC).

Komponen elektronika yang berfungsi sebagai penyearah adalah dioda, karena dioda memiliki sifat hanya memperbolehkan arus listrik melewati-nya dalam satu arah saja.

Sinyal Gelombang Penyearah

Referensi :

Text Books Power Electronics – by M. D. Singh & K. B.

Kanchandhani, Tata Mc Graw – Hill Publishing company, 1998.

Power Electronics : Circuits, Devices and Applications – by M. H. Rashid, Prentice Hall of India, 3nd edition

Referensi : Power Electronics – by Vedam

Subramanyam, New Age International (P) Limited, Publishers

Power Electronics - by V.R.Murthy , 1st edition -2005, OXFORD University Press

Power Electronics-by P.C.Sen,Tata Mc Graw-Hill Publishing

Chapter 3 Diode RectifierOleh Suparman, David SK, Sutoko, Rona RD

Dioda Penyearah

Pendahuluan

Diode secara luas juga dipakai pada rangkaian elektronika daya untuk menkonversi daya elektronik. Beberapa diode yang sering digunakan dalam elektronika daya untuk pemprosesan daya akan dibahas dalam bab ini. Diperkenalkan pula penggunaan diode untuk konversi ac ke dc. Konverter ac-dc. Konverter ac-dc secara umum dikenal dengan nama penyearah(rectiviers). Dan diode penyearah menyediakan tegangan keluaran dc yang pasti. Agar mudah, diode dianggap ideal. Ideal ini dalam arti waktu reverse recovery (t_rr) dan drop tegangan maju (V_D ) diabaikan atau t_rr=0 dan V_D=0

Penyearah Setengah Gelombang Satu Fasa

Selama tegangan masukan memiliki siklus setengah positif, diode D_1 berkonduksi dan tegangan masukan muncul melalui beban. Selama tegangan masukan memiliki siklus setengah negative, diode pada siklus tertahan (bloking condition) dan tegangan keluaran nol.

Tiap bagian trafo dengan diode yang berhubungan berfungsi sebagai penyearah setengah gelombang. karena tidak ada arus dc yang mengalir melalui trafo maka tidak ada masalah saturasi dc pada inti trafo. Tegangan keluaran rata-rata adalah

Penyearah Setengah Gelombang Penuh Satu Fasa

selama tegangan masukan mengalami siklus setengah positif, daya disuplay ke diode melalui D_3 dan D_4 yang konduksi. Bentuk gelombang untuk tegangan keluaran yang serupa dengan dua dioda .tegangan balik puncak diode hanya V_m. Rangkaian ini dikenal dengan jembatan penyearah (bridge rectifier), dan sangat sering digunakan pada aplikasi industry.

Penyearah Setengah Gelombang Penuh Satu Fasa

Penyearah Setengah Gelombang Penuh Satu Fasa

Dengan Beban RL

Penyearah Setengah Gelombang Penuh Satu Fasa

Dengan Beban RL

Dengan sebuah beban resistife, arus beban memiliki bentuk yang sama dengan tegangan keluaran. Pada prakteknya hampir semua bebannya induktif dan arus beban bergangtung pada nilai resistansi beban R dan induktansi beban L. ditunjukan pada gambar (3.8a). Tegangan baterai E ditabahkan untuk membentuk persamaan yang umum. Bila tegangan masukan adalah V_s=V_m sin ωt arus b eban i_L dapat ditentukan melalui

Penyearah Setengah Gelombang Penuh Satu Fasa

Dengan Beban RLBila tegangan masukan adalah V_s=V_m sin ωt arus b eban i_L dapat ditentukan melalui

Yang memiliki penyelesaian dalam bentuk

Dengan ipedansi beban Z=[R2 + (ωL)2]1/2 dan sudut ipedansi beban θ =tan-1(ωL/R)

Jembatan Penyearah 3 Fasa

Tegangan line ke line adalah √2 kali tegangan fasa sumber tiga fasa yang terhubung bintang. Jika Vm adalah sinyal maksimum tegangan fasa, maka tegangan fasa instantaneous dapat dinyatakan

Bentuk gelombang

Bentuk gelombang dan waktu konduksi diode

Bentuk tegangan keluaran rata-rata ditentukan dari

Referensi :

Text Books Power Electronics – by M. D. Singh & K. B.

Kanchandhani, Tata Mc Graw – Hill Publishing company, 1998.

Power Electronics : Circuits, Devices and Applications – by M. H. Rashid, Prentice Hall of India, 3nd edition

Elektronika Daya Power Electronics : Circuits, Devices and Applications – by M. H. Rashid, Prentice Hall of India, 2nd edition

Referensi : Power Electronics – by Vedam

Subramanyam, New Age International (P) Limited, Publishers

Power Electronics - by V.R.Murthy , 1st edition -2005, OXFORD University Press

Power Electronics-by P.C.Sen,Tata Mc Graw-Hill Publishing

Chapter 4 Power TransistorOleh Suparman, David SK, Sutoko, Rona RD

Transistor Daya

Transistor,digunakan sebagai elemen saklar, dioperasikan dalam wilayah saturasi, dan menghasilkan kondisi-on dan tegangan yang rendah. Kecepatan pensaklaran modern lebih tinggi dari thyristor dan transistor tersebut sering dipakai dalam converter dc-dc dan dc-ac, dengan diode terhubung parallel terbalik untuk menghasilkan aliran arus dua arah (Bidiretional), meskipun begitu, tingkat tegangan dan arusnya lebi rendah daripada thyristor dan transistor secara normal digunakan dalam aplikasi daya rendah sampai menegah. Transitor daya dapat diklasifikasikan kedalam empat kategori yakni:

1) Bipolar Junction Transitor (BJT)2) Metal-Oxide- semiconductor field Transistor (MOSFET)3) Static Induction Ttansistor (SIT)4) Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT)

Transistor Daya

Gambar 4.1 Transistor Bipolar

Karakteristik Transistor Daya

Gambar 4.3 Karakteristik transistor NPN

Model Transistor Daya

Gambar 4.5 Model Transistpr NPN

Transistor DayaPada kondisi operasi sinyal besar dc. Persamaan yang berhubungan dengan arus :

Transistor Daya

Transistor Daya

Transistor Daya

Jika arus basis ditingkatkan diatas IBM, VBE meningkat dan arus kolektor akan meningkat dan VCE akan jatuh dibawah VBE , hal ini akan berlanjut sampai CBJ bias maju dengan VBc kira kira 0,4 sampai o,5V. transistor kemudian akan saturasi. Saturasi transistor didevenisikan sebagai titik diatas dimana setiap peningkatan arus basis tidak meningkatkan arus kolektor dengan cukup berarti.Dalam kondisi saturasi, arus kolektor konstaan. Jika tegangan saturasi kolektor emitter adalah VCE(SAT) arus kolektor adalah :

Transistor Daya

Gambar 4.6 Transistor Switch

Transistor Daya

Gambar 4.8 Pensaklaran waktu Transistor bipolar

Transistor Daya

Gambar 4.8 Pengisian penyipanan pada transistor bipolar tersaturasi

Gambar 4.8a menunjukan penyimpanan muatan lebih di basis dari transistor saturasi.selama mati muatan lebih ini dipindah pertama dalam rentang waktu t_s dan profil muatan diubah dari a menjadi c seperti ditunjukan pada gambar 8-9b. selama waktu jatuh,profil muatan menurun dari profil c sampai semua muatan dipindah. Waktu nyalah t_on merupakan jumlah dari waktu tundah t_d dan waktu naik t_r :

Transistor Daya

𝑡𝑜𝑛=¿𝑡 𝑑+ 𝑡𝑟 ¿

Dan waktu mati merupakan jumlah dari

waktu simpan dan waktu jatuh

Referensi :

Text Books Power Electronics – by M. D. Singh & K. B.

Kanchandhani, Tata Mc Graw – Hill Publishing company, 1998.

Power Electronics : Circuits, Devices and Applications – by M. H. Rashid, Prentice Hall of India, 3nd edition

Referensi : Power Electronics – by Vedam

Subramanyam, New Age International (P) Limited, Publishers

Power Electronics - by V.R.Murthy , 1st edition -2005, OXFORD University Press

Power Electronics-by P.C.Sen,Tata Mc Graw-Hill Publishing

Chapter 7 Thyristor Oleh Suparman, David SK, Sutoko, Rona RD

Thyristor merupakan salah satu tipe devais semikonduktor daya yang paling penting dan telah digunakan secara ekstensif pada rangkaian elektronika daya. Thyristor biasanya digunakan sebagai saklar/bistabil, beroperasi antara keadaan non konduksi ke konduksi. Pada banyak aplikasi, thyristor dapat diasumsikan sebagai saklar ideal akan tetapi dalam prakteknya thyristor memiliki batasan dan karakteristik tertentu.

Pendahuluan

Karakteristik Thyristor

Ketika tegangan anode dibuat lebih positif dibandingkan dengan tegangan katode, sambungan dan berada pada kondisi forward bias. Sambungan berada pada kondisi reverse bias, dan akan mengalir arus bocor yang kecil antara anode ke katode. Pada kondisi ini thyristor dikatakan pada kondisi forward blocking atau kondisi off-state, dan arus bocor dikenal sebagai arus off-state . Jika tegangan anode ke katode ditingkatkan hingga suatu tegangan tertentu, sambungan akan bocor. Hal ini dikenal avalanche breakdown dan tegangan tersebut dikenal sebagai forward breakdown voltage , . Dan karena dan sudah berada pada kondisi forward bias maka akan terdapat lintasan pembawa muatan bebas melewati ketiga sambungan, yang akan menghasilkan arus anode yang besar.

Karakteristik Thyristor

Thyristor pada kondisi ini disebut berada pada keadaan konduksi atau keadaan hidup. Tegangan jatuh yang terjadi dikarenakan oleh tegangan ohmic antara empat layer dan biasanya cukup kecil sekitar 1 V. Pada keadaan on, arus anode dibatasi oleh resistansi atau impedansi luar, seperti yang terlihat pada Gambar Arus anode harus lebih besar dari suatu nilai yang disebut latching current agar diperoleh cukup banyak aliran pembawa muatan bebas yang melewati sambungan-sambungan; jika tidak devais akan kembali ke kondisi blocking ketika tegangan anode ke katode berkurang. Latching Current adalah arus anode minimum yang diperlukan agar dapat dapat membuat thyristor tetap pada kondisi hidup begitu suatu thyristor telah dihidupkan dan sinyal gerbang dihilangkan

Karakteristik Thyristor

Karakteristik Thyristor

Thyristor dapat dianggap sebagai dua transistor yang komplementer, satu pnp, dan yang lainnya npn, ,

Two-Transistor Model Thyristor

Karakteristik Thyristor

𝑖 𝑗 2=𝑑 (¿𝑞𝑗2)𝑑𝑡

= 𝑑𝑑𝑡 (𝐶 𝑗2𝑉 𝑗2 )=𝑉 𝑗2

𝑑𝐶 𝑗 2

𝑑𝑡+𝐶 𝑗 2

𝑑𝑉 𝑗2

𝑑𝑡7.6 ¿

Suatu thyristor dihidupkan dengan meninglatkan arus anode. Hal ini dapat dicapai dengan salah satu langkah berikut:Panas. Jika suatu thyristor cukup tinggi, akan terjadi peningkatan jumlah pasangan elektron-hole, sehingga arus bocor meningkat. Peningkatan ini akan menyebabkan dan meningkat. • Cahaya. Jika cahaya diizinkan mengenai sambungan thyristor, pasangan elektron-

hole akan meningkat; dan thyristor mungkin akan on. • Tegangan Tinggi. Jika tegangan forward anode ke katode lebih besar dari tegangan

maju breakdown , arus bocor yang dihasilkan cukup untuk membuat thyristor on. Cara ini merusak dan harus dihindari.

• dv/dt. Dari Persamaan ini diperoleh bahwa jika kecepatan peningkatan tegangan anode-katode cukup tinggi, arus pengisian kapasitor sambungan mungkin cukup untuk membuat thyristor on. Nilai arus pengisian yang tinggi dapat merusak thyristor dan devais harus diproteksi melawan dv/dt yang tinggi..

• Arus Gerbang. Jika suatu thyristor diberi tegangan bias forward, injeksi arus gerbang dengan menerapkan tegangan gerbang poitif antara terminal gerbang dan katode akan dapat membuat thyristor on. Ketika arus gerbang ditingkatkan, tegangan forward blocking akan menurun

Thyristor Turn-On

Thyristor Turn-On

Thyristor yang berada dalam keadaan on dapat dimatikan dengan mengurangi arus maju ke tingkat dibawah arus holding IH. Ada beberapa variasi teknik untuk membuat thyristor off,. Pada semua teknik komutasi, arus anode dipertahankan dibawah arus holding cukup lama, sehingga semua kelebihan pembawa muatan pada keempat layer dapat dikeluarkan.

Thyristor Turn-On

Thyristor Turn-Off

• Phase controlled thyristors (SCRs)• Bidirectional Phase controlled thyristors (BCTs)• Fast switching thyristor s (SCRs)• Light-activated silicon- controlled rectifier (LASSCRs) • Bidirectional triode thyristors (TRIACs)• Reverse-conducting thyristors (RCTs)• Gate-turn off thyristors (GTOs)• FET- controlled thyristors (FET-CTHs)• MOS turn off thyristors (MTOs)• Emitter turn off (control) thyristors (ETOs)• Integrated gate-commutated thyristors (IGCTs)

Tipe Thyristor

BCTs

Bidirectional Triode Thyristor

RCTs & GTOs

FET - CTHs

FET - CTHs

IGCTs

MCTs

SITHs

Karakteristik Thyristor Seri

Rangkaian Thyristor Seri

Waktu Pemulihan Thyristor

Rangkaian operasi Thyristor Paralel

di/dt Protection

di/dt Protection

Thyristor SPICE Model

GTO SPICE Model

GTO SPICE Model

SITH SPICE Model

Referensi :

Text Books Power Electronics – by M. D. Singh & K. B.

Kanchandhani, Tata Mc Graw – Hill Publishing company, 1998.

Power Electronics : Circuits, Devices and Applications – by M. H. Rashid, Prentice Hall of India, 3nd edition

Referensi : Power Electronics – by Vedam

Subramanyam, New Age International (P) Limited, Publishers

Power Electronics - by V.R.Murthy , 1st edition -2005, OXFORD University Press

Power Electronics-by P.C.Sen,Tata Mc Graw-Hill Publishing