Tujuan utama dari proyek ini adalah untuk merancang dan membangun Konverter DC 12V ke 24V. Pada dasarnya, Rangkaian ini adalah Boost Converter tipe DC-DC voltage converter. Salah satu aplikasi rangkaian ini adalah sistem listrik tenaga surya.

Sistem listrik tenaga surya ini terdiri dari panel surya 12V, Tegangan input 12 V berasal dari peralatan penyimpanan baterai dan tegangan output 24V akan menjadi input inverter pada sistem listrik tenaga surya.

Rangkaian ini adalah konverter tegangan DC-DC yang dibangun dengan IC LM324 yang dikonfigurasi sebagai osilator untuk menghasilkan frekuensi switching dan transistor sebagai elemen switching semikonduktor.

Konverter 12V ke 24V DC menggunakan IC-LM324

Sebelum melanjutkan ke rangkaian konstruksi dan operasi kita akan membahas dasar-dasar Boost converter type DC-DC dan IC LM324. IC-LM324 adalah quad Op-amp, yang artinya memiliki empat Op-amp di dalamnya; rangkaian Konverter 12V ke 24V DC dirancang hanya menggunakan dua Op-amp IC-LM324.

Dasar-dasar Boost Converter (Step-Up)

Boost converter digunakan untuk step-up/meningkatkan tegangan input ke beberapa tingkat batas yang lebih tinggi, yang dibutuhkan oleh beban. Level yang lebih tinggi dicapai dengan menyimpan energi dalam sebuah induktor dan melepaskannya ke beban pada tegangan yang lebih tinggi.

Rangkaian utama untuk step up converter atau boost converter terdiri dari Induktor, Dioda, Kapasitor, Sakelar, dan error amplifier dengan rangkaian sakelar kendali. Rangkaian dasar konverter step-up ditunjukkan di bawah ini.

Prinsip Kerja Boost converter

Ketika sakelar ON, output induktor terhubung ke ground dan tegangan Vin ditempatkan di atasnya. Arus induktor meningkat pada laju yang sama dengan Vin/L.

Ketika sakelar OFF, tegangan pada induktor berubah dan sama dengan Vout-Vin. Arus yang mengalir dalam induktor meluruh pada laju yang sama dengan (Vout-Vin)/L.

Menurut hukum konservasi energi, daya input harus sama dengan daya output (dengan asumsi tidak ada kerugian dalam rangkaian). Daya input (Pin) = daya output (Pout).

Karena Vin

Karenanya dalam boost converter Vin Iout

Penguat Operasional (Op-amp) IC-LM324

IC-LM324 terdiri dari empat Penguat Operasional (Op-amp) independen dengan gain tinggi pada satu substrat monolitik. Untuk mempertahankan gain, masing-masing Op-amp dilengkapi dengan kapasitor on-chip yang menyediakan kompensasi frekuensi.

PinOut

Fitur

• Pengoperasian Supply Tunggal atau Ganda

• Unity-Gain Bandwidth - 1MHz

• Gain Tegangan DC - 100dB

• Input Bias Arus- 45nA

• Input Offset Tegangan - 2mV

• Input Offset Arus- 5nA

Aplikasi

• Summing Amplifier (penguat penjumlahan)

• Multivibrator

• Osilator

• Penguat Transduser

• Gain Blok DC

Cara Kerja Rangkaian Konverter 12V ke 24V DC menggunakan IC-LM324

Diagram rangkaian untuk Konverter 12V ke 24V DC ditunjukkan di bawah ini. IC1 LM324 adalah inti dari rangkaian ini. IC1-A, resistor R1, R2, R3, dan kapasitor C1 membentuk osilator yang beroperasi pada sekitar 500Hz. R2 dan C1 digunakan untuk menyetel frekuensi osilator.

IC1-B terhubung sebagai komparator (pembanding) yang membandingkan tegangan output dengan referensi dan mengumpan balik tegangan ke tahap osilator untuk tujuan mengendalikan tegangan output.

Sebuah pembagi Potensialmenggunakan preset R5 terhubung ke pin non-inverting dari IC1. Tegangan output terhubung ke pin input inverting melalui resistor 100K. Output dari tahap komparator ini diumpankan ke pin input non-inverting IC1a melalui resistor 100 ribu lainnya. Output dari tahap osilator terhubung ke base transistor Q1 dan Resistor R7 digunakan untuk membatasi arus base Q1.

Ketika output dari Osilator tinggi, Transistor Q1 akan dihidupkan dan L1 Induktor diisi (arus melalui L1 induktor mulai meningkat). Ketika osilator output rendah, transistor Q1 akan dimatikan dan sekarang satu-satunya jalur untuk arus induktor adalah melalui Dioda D2, Kapasitor C3, dan beban jika ada.

Dioda flyback D2 akan bias maju dan energi yang disimpan dalam induktor selama keadaan ON akan dibuang ke kapasitor. Dioda D1 bertindak sebagai Dioda freewheeling (flyback).

Induktor akan selalu berusaha menentang variasi dalam arus yang melewatinya dan properti induktor ini digunakan di sini. Ketika diisi daya itu menyimpan energi dan ketika habis berperilaku seperti sumber energi.

Tegangan yang dihasilkannya selama fasa pelepasan sebanding dengan laju perubahan arus yang melaluinya. Ketika frekuensi switching meningkatkan EMF (Electro Motive Force) yang diinduksi dari induktor juga meningkat.