Komponen-Komponen Elektro Daya 2
Triacs
Triac dalah piranti yang berbeda dari kategori thyristor. Menurut konstruksinya terdiri dari dua buah SCR yang disambungkan anti-paralel satu sama lainnya. SCR mengkonduksi dalam arah forward saja, tetapi Triac mengkonduksi dalam kedua arah. Karena itu, kalau output dari sebuah dioda ialah arus DC bisa disambungkan dalam sirkuit AC, output dari sebuah Triac ialah arus AC, bukan arus DC. Triac memiliki tiga terminal yang dinamai MT1, MT2, dan Gate. Triac sanggup konduksi pada arah manapun dengan pulsa gate, baik faktual atau negatif. Triac sanggup dipakai untuk mengubah-ubah tegangan AC rata-rata yang mengarah ke beban dengan mengubah sudut konduknya (penyalaan).
Gate-Controlled Piranti Elektornika Daya
Sejumlah alat yang dikontrol pada gerbang (gate) telah tersedia dalam dekade terakhir. Ini cocok untuk dipakai sebagai saklar bi-stable pada inverter daya untuk VFD. Ini sanggup dibagi ke dua kelompok utama komponen-komponen berikut:
- Komponen yang didasarkan pada teknologi Thyristor menyerupai GTO dan FCT
- Komponen yang didasarkan pada teknologi transistor menyerupai BJT, FET, dan IGBT.
Thyristor GTO ialah anggota lain dari keluarga thyristor. Penampilan dan performanya sangat menyerupai dengan thyristor normal, dengan satu fitur pelengkap penting yakni bahwa ia sanggup dimatikan (turn off) dengan mengaplikasi pulsa arus negatif pada gate. Thyristor GTO memiliki kapabilitas tegangan dan arus tinggi dan umumnya dipakai untuk konverter yang lebih besar. Ini terutama bila komutasi sendiri (selfcommutation) diperlukan.
Thyristor GTO Ideal
- Forward conduction: lebih sedikit resistansi
- Forward blocking: Lebih sedikit kerugian (tidak ada arus bocor)
- Reverse blocking : lebih sedikit kerugian (tidak ada arus bocor)
- Waktu switch on/off: Sesaat Performa dari GTO sama dengan thyristor normal.
Konduksi arah maju dihambat sampai satu pulsa faktual diaplikasi ke terminal gate. Bila GTO telah dihidupkan, maka berprilaku menyerupai thyristor dan terus mengkonduksi bahkan sesudah pulsa gate dihilangkan, kalau arus itu lebih tinggi dibanding arus holding. GTO memiliki penurunan tegangan forward lebih tinggi biasanya 3-5 V. Arus latching dan arus holding juga sedikit lebih tinggi.
Perbedaan penting ialah bahwa GTO bisa dimatikan dengan satu pulsa arus negatif yang diaplikasi pada terminal gate. Fitur penting ini memungkinkan GTO untuk dipakai dalam sirkuit inverter berkomutasi sendiri. Magnitudo pulsa off besar dan bergantung pada magnuitudo arus dalam sirkuit power. Biasanya arus gate harus 20% dari arus anoda. Akibatnya, sirkuit pemicu harus cukup besar dan ini mengakibatkan kehilangan komutasi tambahan. Seperti thyristor, konduksi dihambat dalam arah reverse-biased atau kalau arus holding jatuh di bawah satu level tertentu.
Karena GTO ialah satu tipe khusus thyristor, sebagian besar karakteristik lain dari sebuah thyristor yang dicakup di atas juga berlaku pada GTO. Konstruksi mekanik GTO sangat menyerupai dengan thyristor normal dengan tipe-tipe stud umum untuk unit-unit yang lebih kecil dan tipe-tipe disk umum untuk unit-unit yang lebih besar. Thyristor GTO biasanya dipakai untuk aplikasi-aplikasi arus dan tegangan tinggi dan lebih kokoh dan toleran pada over-current, over-voltage dibanding power transistor . GTO tersedia untuk rating sampai 2500 A dan 4500 V. Kelemahan utama ialah arus gate tinggi yang diharapkan untuk mematikan GTO dan penurunan volt forward tinggi.
Field controlled thyristor (FCT)
Walaupun GTO mungkin mempertahankan dominasinya untuk aplikasiaplikasi konverter berdaya tinggi dan ber-komutasi sendiri selama beberapa waktu, tipe-tipe gres thyristor sedang dikembangkan di mana gate dikontrol dengan tegangan. Turn-on dikontrol dengan mengaplikasi sinyal tegangan faktual pada gate dan turn-off dikontrol dengan tegangan negatif. Alat menyerupai itu dinamakan FCT. Nama itu mensugesti kesamaan dengan FET. FCT diharapkan pada jadinya menggantikan GTO sebab ia memiliki sirkuit kontrol sederhana di mana biaya dan kerugian bisa dikurangi cukup besar.
Bipolar junction transistors (BJT)
Transistor secara tradisional telah dipakai sebagai alat-alat amplifikasi (penguat), di mana kontrol basis arus dipakai untuk menciptakan transistor konduktif sampai derajat yang lebih besar atau lebih kecil. Hingga barubaru ini, mereka tidak banyak dipakai untuk aplikasi power elektronik . Alasan utama ialah sebab sirkuit-sirkuit protektif dan kontrol jauh lebih rumit dan mahal, dan transistor tidak tersedia untuk aplikasi berdaya tinggi. Mereka juga tidak memiliki kapasitas overload thyristor dan untuk melindungi transistor dengan sekering tidak layak. Transistor NPN, yang dikenal sebagai BJT, ialah alat ekonomis biaya untuk dipakai dalam konverter elektronik daya. BJT modern biasanya disuplai dalam sebuah modul yang dipadatkan dan masing-masing BJT memiliki dua terminal power, yang dinamakan kolektor (C) dan emitter (E), dan satu terminal kontrol ketiga yang dinamakan base (B).
Transistor Ideal
- Forward conduction: lebih sedikit resistansi
- Forward blocking: Lebih sedikit kerugian (tidak ada arus bocor)
- Reverse blocking: lebih sedikit kehilangan (tidak ada arus bocor)
- Waktu switch on/off: Sesaat
Sebuah transistor tidak selalu merupakan alat bi-stable (on/off). Untuk menciptakan sebuah transistor sesuai untuk kondisi-kondisi dalam sebuah sirkuit elektronik daya di mana diharapkan untuk men-switch dari keadaan blocking (tegangan tinggi, arus rendah) ke keadaan konduksi (tegangan rendah, arus tinggi) ia harus dipakai dalam kondisi-kondisi ekstrim— sepenuhnya off atau sepenuhnya on. Ini potensial menekan transistor dan trigger, dan sirkuit-sirkuit pelindung harus dikordinir, untuk menjamin transistor tidak dibolehkan beroperasi di luar area operasi amannya. Konduksi forward dihambat sampai arus faktual diaplikasi pada terminal gate dan ia mengkonduksi sepanjang tegangan diaplikasi. Selama konduksi forward, juga menunjukkan penurunan tegangan forward, yang mengakibatkan kerugian dalam sirkuit power. BJT bisa dimatikan (turn off) dengan mengaplikasi arus negatif pada gate.
Sirkuit-sirkuit kontrol dan protektif telah dikembangkan untuk melindungi transistor terhadap over-current ketika dihidupkan dan terhadap overvoltage ketika ia dimatikan (Gambar 3-6). Bila dihidupkan, sirkuit kontrol harus menjamin bahwa transistor tidak muncul dari saturasi, kalau tidak akan disyaratkan untuk mendissipasi power tinggi. Dalam prakteknya, sistem kontrol telah terbukti ekonomis biaya, efisien, dan handal.
Berikut ini ialah kelebihan-kelebihan BJT sebagai sebuah saklar:
- Memerlukan tegangan driving yang sangat rendah
- Bisa beroperasi pada kecepatan yang sangat tinggi
- Bisa dihidupkan dan dimatikan dari terminal base, yang menciptakan mereka cocok untuk sirkuit inverter berkomutasi sendiri
- Kapabilitas penanganan power yang baik
- Penurunan teangan konduksi forward rendah.
- Dianggap kurang kokoh dan kurang toleran terjadi overload dan ‗spikes‘ dibanding thyristor
- Tidak mentolerir reverse voltage
- Waktu switching relatif lambat dibanding alat lain
- Area operasi kondusif yang buruk
- Mempunyai persyaratan driver gate terkontrol arus yang kompleks.
Transistor, yang dipakai dalam aplikasi VSD, biasanya dipabrikasi sebagai satu integrated circuit dan dipadatkan ke dalam sebuah modul tiga terminal, bersaing dengan komponen-komponen perlu lainnya, menyerupai resistor dan dioda pertolongan anti paralel. Modul itu memiliki sebuah base terisolasi yang cocok untuk pemasangan eksklusif ke heat sink. Tipe modul ini kadang dinamakan modul transistor Power Darlington.
Seperti ditunjukkan dalam Gambar 3-7, dioda anti-paralel melindungi transistor dari bias terbalik (reverse-biasing). Dalam prakteknya, dioda ini ialah konstruksi terpadu lambat dan mungkin tidak cukup cepat untuk aplikasi inverter. Akibatnya, pabrikan konverter kadang memakai sebuah dioda cepat eksternal untuk melindungi transistor. BJT power tersedia untuk rating sampai maksimum sekitar 300 A dan 1400 V. Untuk VSD yang memerlukan rating power lebih tinggi, GTO biasanya dipakai dalam sirkuit inverter.