SEMESTER DEA4232 POWER ELECTRONIC CIRCUIT AND DEVICE DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA 4 KOLEJ VOKASIONAL
KOLEJ VOKASIONAL MELAKA TENGAH JABATAN TEKNOLOGI ELEKTRIK DAN ELEKTRONIK DEA 4232 1 EDITED MAC 2021 PERANCANGAN KURSUS COURSE OUTLINE MAKLUMAT KURSUS (COURSE INFORMATION) SEMESTER/SESI (SEMESTER/SESSION) : SEMESTER 4 / 2022 KOD KURSUS (COURSE CODE) : DEA 4232 NAMA KURSUS (NAME OF COURSE) : POWER ELECTRONIC CIRCUIT & DEVICE BEBAN AKADEMIK PELAJAR (STUDENT ACADEMIC LOAD) : Kategori Aktiviti (Category of Activities) Aktiviti Pembelajaran (Learning Activity) Jumlah Jam/Semester (Total Hours/Semester) Pembelajaran Berbantu (Guided Learning) Kuliah (Lecture) 11 Tutorial/Amali (Tutorial/Practical) 28 Aktiviti Pembelajaran Bertumpukan Pelajar (Student Centered Learning Activity) 3 Pembelajaran Kendiri (Self-Learning) Persediaan Untuk Tugasan/Projek (Preparation For Assignments/Projects) 17 Pembelajaran Kendiri/Ulangkaji (Independent Study/Revision) 11 Persediaan Bagi Penilaian (Preparation For Assessment) 5 Penilaian Rasmi (Formal Assessments) Penilaian Berterusan (Continuous Assessments) 2 Menduduki Peperiksaan Akhir (Final Examination Sitting) 3 JUMLAH JAM BELAJAR (JJB) [TOTAL STUDENT LEARNING TIME (SLT)] 80 NILAI KREDIT (CREDIT VALUE) 2 Kursus Pra-syarat (Pre-Requisite Course) : DEA 2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING Nama Pensyarah (Name of Lecturer) : Disediakan oleh (Prepared by) : Ketua Program (Head of Programme) Disahkan oleh (Approved by) : Ketua Jabatan (Head of Department) Tandatangan (Signature) : Tandatangan (Signature) : Nama (Name) : Nama (Name) : Tarikh (Date) : 27.06.2022 Tarikh (Date) : 27.06.2022
KOLEJ VOKASIONAL MELAKA TENGAH JABATAN TEKNOLOGI ELEKTRIK DAN ELEKTRONIK DEA 4232 2 EDITED MAC 2021 MATLAMAT (GOALS) : This course aimed to equip students with the knowledge and skills related to power electronic devices and its application in power conversion. SINOPSIS (SYNOPSIS): This course aimed to equip students with the knowledge and skills related to power electronic devices and its application in power conversion. This course will focus on the operational principle of rectifiers, choppers, inverters. HASIL PEMBELAJARAN (LEARNING OUTCOMES): Upon completion of the course, students will be able to: 1. Discuss power electronic semiconductor device and symbol (C2,PLO1) 2. Construct operation, principle of power electronic converter. (P3,PLO10) 3. Explain waveform of the power electronics converters. (A3,PLO5) ISI KANDUNGAN (CONTENT): MINGGU (WEEK) KANDUNGAN (CONTENT) PENTAKSIRAN (ASSESSMENT) 1 - 4 1.0 PERFORM PRE-INSTALLATION SITE CHECK (12 HOURS) Quiz, Practical Works 1.1 Explain characteristic of Silicon Controlled Rectifiers (SCR). 1.2 Describe the characteristic of Gate-Turn-Off (GTO). 1.3 Define the characteristic of TRIAC. 1.4 Define the characteristic for Bipolar Junction Transistor (BJT). 1.5 Define the characteristic of enhancement-type of Metal Oxide (MOSFET). 5 – 8 2.0 DEFINE AC TO DC CONVERTER (RECTIFIER) (12 HOURS) Test, Practical Works 2.1 Explain the operation of single-phase AC to DC converter. 2.2 Explain the principle operation of three-phase AC to DC converter. 2.3 Lab works - Rectifier 9 – 12 3.0 DEFINE DC TO DC CONVERTER (CHOPPER) (12 HOURS) Assignment 3.1 Explain the principle of DC to DC converter. 3.2 Explain the operation of DC to DC converter. 3.3 Lab works - Chopper 13 – 14 4.0 DEFINE DC TO AC CONVERTER (INVERTERS) (6 HOURS) Assignment 4.1 Explain the principle of DC to AC converter. 4.2 Explain the operation of DC to AC converter. 4.3 Lab works - Inverters 15 STUDY WEEK 16 FINAL EXAMINATION WEEK 17 FINAL EXAMINATION WEEK
KOLEJ VOKASIONAL MELAKA TENGAH JABATAN TEKNOLOGI ELEKTRIK DAN ELEKTRONIK DEA 4232 3 EDITED MAC 2021 AMALI (PRACTICAL) : 1. Perform Pre-Installation Site Check 2. Define Ac To Dc Converter (Rectifier) 3. Define Dc To Dc Converter (Chopper) 4. Define Dc To Ac Converter (Inverters) PENILAIAN (ASSESSMENT): No Type of Assessment CLO 1 Continuous Assessment CLO 1 – (C2,PLO1) CLO 2 – (P3,PLO10) CLO 3 – (A3,PLO5) Quiz 10% Test 10% Practical work 30% Assignment 10% 2 Final Examination Theory Practical 40% Sub Total 20% 70% 10% Total 100% ASSESSMENT SPECIFICATIONS TABLE (AST): CONTENT CLO ASSESSMENT METHODS FOR COURSEWORK (CA) CLO1 CLO2 CLO3 C P A QUIZ TEST PRACTICAL WORK ASSIGNMENT 1.0 Perform Pre-Installation Site Check √ √ √ √ 2.0 Define Ac To Dc Converter (Rectifier) √ √ √ √ 3.0 Define Dc To Dc Converter (Chopper) √ √ 4.0 Define Dc To Ac Converter (Inverters) √ √
KOLEJ VOKASIONAL MELAKA TENGAH JABATAN TEKNOLOGI ELEKTRIK DAN ELEKTRONIK DEA 4232 4 EDITED MAC 2021 RUJUKAN UTAMA (MAIN REFERENCES): 1. Haitham Abu-Rub, Mariusz (2014), Power Electronics for Renewable Energy Systems, Transportation and Industrial Applications. John Wiley&Sons. 2. Branko L.Dokic, Branko Blanusa ( 2014 ), Power Electronics : Converters and Regulators, Edition 3. Springer. 3. Andrzej M. Trzynadlowski (2015), Introduction to Modern Power Electronics: Edition 3. John Wiley & Sons. RUJUKAN TAMBAHAN (EXTRA REFERENCES): 1. Kurikulum Standard Kolej Vokasional (KSKV). 2016, Diploma Teknologi Elektronik (ETN): Pengurusan Akademik. Unit Vokasional, BPTV KPM. 2. Robert Perret (2013), Power Electronics Semiconductor Devices. John Wiley & Sons. 3. Muhammad H.Rashid ( 2014 ), Alternative Energy in power Electronics. Butterworth-Heinemann. KEHADIRAN/PERATURAN SEMASA KULIAH (LECTURE ATTENDANCE / REGULATION): 1. Pelajar mesti hadir tidak kurang dari 80% masa pertemuan yang ditentukan bagi sesuatu kursus. Students must attend lectures not less than 80% of the contact hours for every course. 2. Pelajar yang tidak memenuhi perkara (1) di atas tidak dibenarkan menduduki sebarang bentuk penilaian selanjutnya. Markah sifar (0) akan diberikan kepada pelajar yang gagal memenuhi perkara (1). Students who do not fulfill (1) will not be allowed to sit for any further examination. Zero mark (0) will be given to students who fail to comply with (1). 3. Pelajar perlu mengikut dan patuh kepada peraturan berpakaian yang berkuatkuasa dan menjaga disiplin diri masing-masing untuk mengelakkan dari tindakan tatatertib diambil terhadap pelajar. Students must obey all rules and regulations and must discipline themselves in order to avoid any disciplinary actions against them. 4. Pelajar perlu mematuhi peraturan keselamatan semasa proses pembelajaran dan pengajaran. Student must obey safety regulations during learning and teaching process. MATRIK HASIL PEMBELAJARAN KURSUS DAN HASIL PEMBELAJARAN PROGRAM (MATRIX OF COURSE LEARNING OUTCOMES AND PROGRAMME LEARNING OUTCOMES) Dilampirkan (As attached).
KOLEJ VOKASIONJABATAN TEKNOLOGI EEDITED MAC 2021 Hasil Pembelajaran, Penyamp
NAL MELAKA TENGAH ELEKTRIK DAN ELEKTRONIK DEA 4232 5 paian dan Pentaksiran Kursus
KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA BAHAGIAN PENDIDIKAN TEKNIK DAN VOKASIONAL, KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA, ARAS 5&6, BLOK E14, PARCEL E, PUSAT PENTADBIRAN KERAJAAN PERSEKUTUAN, 62604 PUTRAJAYA. NOTA KULIAH SEMESTER SEMESTER 4 DVM SESI 2019 JABATAN JABATAN TEKNOLOGI ELEKTRIK DAN ELEKTRONIK PROGRAM TEKNOLOGI ELEKTRIK KOD / KURSUS DEA 4232 POWER ELECTRONIC AND DEVICE KOMPETENSI PERFORM PRE-INSTALLATION SITE CHECK KOMPETENSI UNIT 1. Explain characteristic of Silicon Controlled Rectifiers (SCR). 2. Describe the characteristic of Gate-Turn-Off (GTO). 3. Define the characteristic of TRIAC. 4. Define the characteristic for Bipolar Junction Transistor (BJT). 5. Define the characteristic of enhancement-type of Metal Oxide (MOSFET). HASIL PEMBELAJARAN Upon completion of the course, students will be able to: 1. Discuss power electronic semiconductor device and symbol (C2,PLO1) 2. Construct operation, principle of power electronic converter. (P3,PLO2) 3. Explain waveform of the power electronics converters. (A3,PLO5) PENTAKSIRAN NOTA KULIAH PERATUS KESELURUHAN TARIKH MASA NO KOD DEA 4232/K01/ EDISI JUN/2019 MARKAH PENUH MARKAH DIPEROLEH PERATUS DIPEROLEH MAKLUMAT CALON NAMA NO. KAD PENGENALAN ANGKA GILIRAN DISEDIAKAN OLEH: DISAHKAN OLEH: KEPUTUSAN PENILAIAN _____________________________ (MUHAMMAD KHAIROL NIZAM BIN) AHMAD ZULPAKARI TARIKH: _____________________________ (NAZRUL AIMI BIN YUSOF) TARIKH: KOMPETEN BELUM KOMPETEN (SILA TANDAKAN √ PADA RUANGAN YANG DISEDIAKAN)
Peranti Elektronik Kuasa Pengenalan Peranti elektronik kuasa adalah peranti elektronik yang bertindak sebagai suis dan boleh dikendalikan pada kadaran kuasa yang tinggi. Antara peranti-peranti yang akan dibincangkan ialah: 1. Penerus terkawal silicon (Silicon controlled rectifier){SCR} 2. GTO (Gate turn off) 3. Triak 4. Tansistor kuasa 5. Mosfet (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) Para pelajar tentu pernah melihat suis yang digunakan untuk menghidupkan (ON) atau mematikan (OFF) peralatan elektrik. Namun begitu suis tersebut tidak dapat digunakan secara keseluruhannya didalam litar elektronik terutama yang melibatkan litarlitar elektronik yang komplek. Untuk itu terdapat beberapa peranti yang direkabentuk khas untuk melaksanakan operasi tersebut NAMA KURSUS DEA 4232 POWER ELECTRONIC CIRCUIT & DEVICE STANDARD KANDUNGAN EXPLAIN CHARACTERISTIC OF SILICON CONTROLLED RECTIFIERS (SCR). TUJUAN Kertas penerangan ini bertujuan menerangkan kepada pelatih tentang konsep dan cara operasi SCR. Pelajar juga didedahkan dengan aplikasi SCR dalam kawalan elektrik elektronik.
1.0 Penerus Terkawal Silikon (SCR) SCR atau Penerus Terkawal Silikon merupakan satu peranti yang di bina daripada 4 lapisan bahan separuh pengalir dari jenis P dan juga N. Selain itu ianya mempunyai 3 terminal iaitu Anod , Katod dan juga Get yang berfungsi sebagai elemen kawalan . Rajah 1.1 menunjukkan struktur binaan dan rupabentuk fizikal tiristor (SCR) yang lazim digunakan. Manakala rajah 1.2 merupakan rajah simbol (SCR) Rajah 1.2: Simbol SCR Rajah 1.1 : Struktur binaan SCR 1.1 Struktur dan Simbol Tiristor (SCR) SCR adalah peranti separa pengalir empat lapis seperti yang ditunjukkan pada rajah 1.1 dan rajah 1.2. Terdapat tiga Terminal yang dipanggil Anod, Katod dan Get.• Anod adalah Terminal positif peranti manakala katod adalah Terminal negative peranti. Get merupakan terminal yang akan menerima voltan picuan yang digunakan untuk mengawal (ON/OFF) peranti. Peranti ini adalah peranti satu arah yang mana ia akan membenarkan arus mengalir pada satu arah sahaja
1.2 Pemicuan SCR SCR hanya akan ON apabila satu denyut arus positif dikenakan di terminal getnya dan pada masa yang sama terminal anod adalah lebih positif berbanding katod. Picuan ini akan menyebabkan arus pincang hadapan (foward current) mengalir dari anod ke katod. Pada masa ini terminal anod-katod berada dalam keadaan litar pintas. Arus pincang hadapan ini akan terus mengalir walaupun voltan picuan pada get dihentikan selagi terminal anod-katod berada dalam keadaan pincang hadapan. Operasi SCR ini boleh dihentikan beroperasi dengan salah satu cara berikut: a. Arus yang mengalir kehadapan dikurangkan dari nilai arus pegang peranti( IhIholding) yang boleh didapati dari helaian data pembuat. b. Pintaskan terminal anod dan katod. c. Alirkan arus dalam arah yang bertentangan ataupun terminal anod-katod dipincang songsang. Rajah 1.2 menunjukkan bagaimana SCR dapat dihidupkan pada sumber bekalan a.t. dengan cara memberikan voltan picuan pada terminal getnya. (a) SCR dalam keadaan OFF apabila tiada voltan get di kenakan (b) SCR ON bila dikenakan voltan get Rajah 1.2 : Menghidupkan SCR pada sumber bekalan a.t.
Ketika S1 dibuka tiada arus yang mengalir pada beban RL (lampu) seperti yang ditunjukkan di Rajah 1.2 (a) dan (b). Apabila suis S1 ditutup maka terminal get akan menerima arus picuan dan memicu SCR. Picuan ini menyebabkan arus mengalir dari anod ke katod SCR dan lampu akan menyala. Apabila suis S1 dibuka arus masih mengalir ke beban atau lampu masih menyala. Untuk mematikan SCR, terdapat tiga kaedah boleh dilakukan iaitu, dengan cara memintaskan terminal anod-katod, memutuskan bekalan arus ke anod ataupan menterbalikkan punca bekalan voltan supaya arus songsang mengalir dari katod ke anod. Rajah 1.3 menunjukkan bagaimana SCR dimatikan dengan cara memintaskan anod dengan katod. Dengan ini tiada arus akan mengalir dari anod ke katod. Kaedah lain untuk mematikan SCR adalah dengan meletakkan suis S2 seperti Rajah 1.4. Apabila suis S2 dibuka maka tiada arus dapat mengalir dari anod ke katod atau arus pincang hadapan adalah sifar iaitu kurang daripada Ih. Untuk menghidupkan SCR ini maka kedua-dua suis S1 dan S2 perlu ditutup. Pada keadaan normal SCR tidak akan hidup jika arus mengalir dari katod atau pada arah yang bertentangan. Kebaikan SCR yang nyata adalah dengan arus picuan yang kecil ia dapat mengawal arus beban yang tinggi. Selain daripada itu SCR adalah sebagai peranti pensuisan yang laju. Dengan hanya satu denyut lazimnya hanya satu mikrosaat hingga dua mikrosaat pada get ia dapat menghidupkan SCR. Rajah 1.3 : Mematikan SCR dengan cara memintaskan terminal A-K., Rajah 1.4 : Mematikan SCR dengan cara memutuskan arus IA.
1.3 Lengkuk Cirian I-V bagi SCR Rajah 1.5 menunjukkan gambarajah lengkuk cirian I-V bagi SCR. Lengkuk cirian SCR hampir sama dengan lengkuk cirian diod biasa kecuali terdapatnya sebahagian kawasan di peringkat awal yang menggambarkan arus depan yang tersekat seketika. Semasa pincang depan (VF), ketika IG=0, tiada arus anod (IA) yang dialirkan oleh SCR itu kecuali sedikit arus bocor. Sekalipun VF dinaikkan, IA tetap tiada melainkan sedikit kenaikan arus bocor. Arus pada paras ini dinamakan Arus Sekat Depan ( Forward Blocking Current ). Dengan keadaan IG masih 0 dan VF terus dinaikkan, akan sampai pada suatu nilai voltan di mana IA tiba-tiba mengalir dan meninggi dengan cepat. Nilai VF pada masa itu khususnya dinamakan Voltan Pecah Tebat Depan (Forward Breakover Voltage, VBRF1). VBRF1 ialah ketika IG = 0. Jika ada IG ( disebabkan oleh voltan positif kepada pintu ), yang di dalam rajah itu dilabelkan sebagai IG2, kejadian voltan pecah tebat depan akan berlaku lebih awal lagi (VBRF2). Takat VBRF boleh direndahkan lagi dengan menambahkan nilai IG. Begitulah VBRF2 VBRF1 IG2>IG1 IG1=0 VF VR IF IR Voltan Pecah Tebat Arus Sekat Depan Arus Penahan Arus Sekat Songsang SCR “OFF” SCR”ON” Rajah 1.5 : Lengkuk Cirian I-V bagi SCR
seterusnya sehingga jika IG dilaras kepada suatu nilai yang cukup tinggi, SCR akan berlagak seperti diod biasa. Sewaktu SCR dipincang songsang (VR), SCR tidak akan mengalirkan arus kecuali sedikit arus bocor atau arus sekat songsang. Jika VR terlalu tinggi, akan sampai ke takat voltan pecah tebat songsang. SCR bertindak seperti diod biasa dalam keadaan pincang songsang. Arus Penahan ( Holding Current ) ialah paras di mana arus SCR berpindah dari keadaan tersekat ( OFF ) kepada keadaan pengaliran ( ON ). Semasa pincang hadapan, SCR mempunyai dua keadaan operasi iaitu keadaan “OFF” dan “ON” ( rujuk rajah 4.3 ). Semasa keadaan “OFF”, SCR bertindak seperti litar terbuka manakala semasa keadaan “ON” SCR bertindak seperti litar tertutup. Semasa pincang songsang, SCR bertindak seperti litar terbuka R1 S1 R1 S1 R1 S1 R1 +Vcc +Vcc +Vcc - Vcc + Vcc + 0V - Vcc tanpa isyarat picuan diberi isyarat picuan SCR pincang songsang SCR pincang depan Rajah 1.6 : Keadaan SCR semasa pincang depan dan pincang songsang
1.4 Operasi SCR Seperti diod biasa, untuk membolehkan arus mengalir melalui SCR, anod mestilah diberikan voltan pincang depan. Namun begitu, bagi SCR, voltan pincang depan itu masih belum boleh mengalirkan arus. Hanya setelah get diberikan voltan positif yang seketika ( denyut ) dengan magnitud yang cukup, barulah berlaku pengaliran arus dari anod ke katod. Sebaik saja SCR beroperasi, voltan denyut positif pada get tadi sudah tidak diperlukan lagi, get telah hilang daya kawalannya. Walaupun denyut positif itu kemudiannya dihapuskan, SCR masih boleh terus mengalirkan arus tinggi tanpa henti. Operasi SCR hanya boleh dihentikan dengan beberapa cara, di antaranya ialah dengan:- memutuskan litar laluan arus SCR, misalnya dengan meletakkan alat pemutus litar pada mana-mana tempat laluan arus. memintaskan anod dan katod. mematikan bekalan voltan positif pada anod. menukar kekutuban voltan kepada anod itu menjadi negatif. 1.5 Kegunaan SCR Peranti ini sangat popular digunakan dalam pensuisan kuasa dan dalam sistem pengawal kuasa tinggi. Ia boleh beroperasi dengan voltan yang bernilai sehingga 1000 volt dan beroperasi pada nilai arus sehingga kepada 1000A jika dibandingkan dengan peranti diod biasa. Oleh kerana ia dinamakan penerus terkawal silikon maka ia banyak terlibat dalam penukaran voltan dan arus au kepada voltan dan arus at. Ia juga berfungsi untuk mengawal magnitud-magnitud gelombang keluaran ini. SCR juga membolehkan
pensuisan voltan dan arus beban yang besar dari sumber arus dan voltan pensuisan yang kecil. Contoh penggunaan yang paling mudah adalah seperti dalam litar kawalan statik yang boleh digunakan pada sistem amaran penceroboh seperti yang ditunjukkan pada Rajah 1.7. Rajah 1.7: Litar Kawalan Statik Suis-suis S1 dan S2 adalah suis yang sentiasa tertutup. Jika salah satu suis tersebut terbuka, SCR akan dihidupkan dan jika beban adalah mentol maka ia akan menyala. Apabila S1 atau S2 ditutup semula SCR masih berfungsi. Untuk mematikan SCR suis RESET perlu dibuka semula ini menyebabkan arus yang mengalir dari anod ke katod kurang dari Ih. SCR juga boleh digunakan sebagai penerus terkawal di mana voltan keluaran a.t. purata dapat dikawal kepada nilai-nilai tertentu. Rajah 1.8 di bawah menunjukkan bagaimana SCR digunakan pada sumber voltan a.u. untuk menghasilkan voltan keluaran a.t. yang boleh dikawal pada beban RL. Manakala Rajah 1.9 pula menunjukkan bentuk gelombang voltan merentasi beban RL, voltan picuan pada terminal get dan juga voltan sumber bekalan Vs. Perhatikan voltan keluaran merentasi RL adalah merupakan voltan a.t dan nilai puratanya boleh dikawal dengan mengawal sudut picuan α (iaitu dengan melaraskan nilai perintang bolehubah RV)
Rajah 1.8 : SCR digunakan sebagai penerus terkawal satu fasa Rajah 1.9 : Rupabentuk gelombang Vs, Vg dan VRL 1.4 Kaedah menghidupkan SCR Terdapat dua kaedah yang dapat digunakan didalam menghidupkan SCR : Dengan meningkatkan Voltan Pincang Hadapan Melebihi atau sama dengan Voltan Pecahlampau Hadapan. Dengan Membekalkan Denyut atau picuan positif pada terminal get apabila peranti tersebut berada dalam keadaan pincang hadapan (Kaedah kawalan get).
Untuk kaedah Kawalan get terdapat 3 jenis picuan yang dapat digunakan : Picuan dengan isyarat DC. Picuan dengan isyarat AC. Picuan dengan isyarat Denyut. 1.5 Kaedah Mematikan SCR Terdapat tiga kaedah yang dapat digunakan didalam mematikan SCR : Penukartertiban Tabii (natural Commutation) . Kaedah Pincang sonsang Turn Off (Reverse Bias Turn Off). Get turn Off. 1.6 Aplikasi SCR. Berikut adalah senarai aplikasi SCR didalam Industri: Suis. Kawalan Kuasa. Litar Denyut Litar Lengah Masa Pelindung Voltan Lampau
CARA MENGUJI SCR Ohmmeter boleh digunakan untuk mengesahkan bahawa SCR berfungsi dengan baik. Berikut merupakan langkah-langkah pengujian SCR menggunakan ohmmeter. 1. Kenalpasti pin get, anod dan katod SCR dengan merujuk kepada datasheet pihak pengeluar. 2. Setkan ohmmeter kepada julat R X 10K 3. Sambungkan prob negatif ohmmeter kepada anod SCR dan prob positif kepada katod SCR 4. Baca nilai rintangan pada ohmmeter supaya prob positif di sambung ke anod manakala prob negatif di sambung ke katod SCR 5. Terbalikkan kedua-dua prob ohmmeter supaya prob positif di sambung ke anod manakala prob negatif disambung ke katod SCR. 6. Baca nilai rintangan pada ohmmeter. Nilai rintangan yang tinggi akan diperoleh, ini menunjukkan SCR terpintas. 7. Seterusnya, sambungkan anod dan get SCR ke prob positif meter akan memaparkan nilai rintangan rendah yang menunjukkan SCR dalam keadaan ON. 8. Kemudian alihkan get daripada anod dan meter masih memaparkan nilai rintangan rendah. 9. Sekiranya kesemua pengujian di atas menunjukkan keputusan positif, maka SCR adalah dalam keadaan baik.
2.0 GTO-SCR (Gate Turn –Off SCR) 2.1 Pengenalan GTO-SCR merupakan peranti yang dibina daripada bahan separuh pengalir dari jenis P dan juga N dimana ianya digabungkan menjadi empat lapisan. Disamping itu ianya mempunyai tiga terminal sepertimana SCR iaitu Anod , Katod dan juga get. Untuk lebih jelas lagi pelajar boleh merujuk kepada rajah 2.1 yang menunjukkan gambarajah struktur asas binaan(a) dan juga symbol(b). Rajah 2.1 Terminal Anod disambungkan kepada sumber positif bekalan manakala terminal katod disambung ke sumber negatif bekalan dan get disambungkan kepada sumber denyut ataupun picuan. NAMA KURSUS DEA 4232 POWER ELECTRONIC CIRCUIT & DEVICE STANDARD KANDUNGAN DESCRIBE THE CHARACTERISTIC OF GATE-TURN-OFF (GTO). TUJUAN Kertas penerangan ini bertujuan menerangkan kepada pelatih tentang konsep dan cara operasi GTO. Pelajar juga didedahkan dengan aplikasi GTO dalam kawalan elektrik elektronik.
2.2 Operasi Asas GTO-SCR Jika kita lihat dari aspek operasi ataupun kendaliannya ianya berfungsi sama seperti SCR tetapi dari segi kaedah menghidupkan dan mematikan GTO adalah lebih mudah berbanding dengan SCR. Dengan syarat denyut yang tertentu dibekalkan diantara get dan juga katod. Tambahan pula GTO-SCR tidak memerlukan litar picuan sepertimana SCR. Namun begitu jika kita lihat dari segi Spesifikasi perbandingan diantara GTO-SCR dan juga SCR didapati : Kadaran arus ppgd maksima adalah sama diantara GTO-SCR dan juga SCR. Arus Picuan bagi GTO adalah lebih tinggi berbanding dengan SCR. rus Turn Off bagi GTO adalah lebih besar dari arus picuan nya dan juga SCR. Selain daripada itu jika kita lihat dari segi masa pensuisan didapati GTO mempunyai masa “ON” dan “OFF” yang lebih stabil (1µs) berbanding SCR yangmana masa “ON” nya hampir sama tetapi masa “OFF” yang agak lama diantara (5-30µs) 2.3 Simbol dan ciri-ciri GTO_SCR Rajah 2.2 menunjukkan simbol GTO-SCR manakala rajah 2.3 pula menunjukkan lengkung ciri I-V nya
Rajah 2.2 Simbol GTO Rajah 2.3 Ciri-ciri I-V GTO GTO boleh dihidupkan dengan memberikan denyut positif kepada kaki get. GTO akan terus berfungsi walaupun tanpa denyut positif. GTO boleh dimatikan dengan memberikan denyut negatif kepada kaki get dan ini menyebabkan Ig negatif mengalir dalam jumlah yang banyak. Ig negatif ini akan mengalir dalam beberapa mikrosaat sahaja. Kedua-dua keadaan ini dikawal oleh arus get ( Ig). Apabila Ig mencapai nilai maksimun, arus pada anod mula mengalami kejatuhan manakala voltan, VAK yang melalui peranti ini mula meningkat. Keadaan ini boleh dilihat pada ciri-ciri I-V dalam gambarajah 2.3. 2.4 Applikasi GTO-SCR GTO juga berfungsi seperti SCR yang digunakan dalam pensuisan kuasa dan dalam sistem pengawal kuasa tinggi. Ia mempunyai beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan SCR.
16.1 Triak 16.1.1 Struktur dan simbol Triak mempunyai lapisan NPNP selari dengan lapisan PNPN. Susun atur bahan empat dan get (G). Jika keseluruhan struktur PN triak diteliti, arus dilihat boleh melalui lapisan PNPN atau NPNP. Oleh kerana triak boleh mengalirkan arus dalam kedua-dua hala, simbol triak mengandungi dua diod yang bersemuka dalam arah yang berlawanan seperti yang ditunjukkan dalam rajah 16.1 N P N P N N GATE GATE Rajah 16.1 : Struktur dan simbol Triak NAMA KURSUS DEA 4232 POWER ELECTRONIC CIRCUIT & DEVICE STANDARD KANDUNGAN DEFINE THE CHARACTERISTIC OF TRIAC. TUJUAN Kertas penerangan ini bertujuan menerangkan kepada pelatih tentang konsep dan cara operasi TRIAC. Pelajar juga didedahkan dengan aplikasi TRIAC dalam kawalan elektrik elektronik.
16.2.2 Ciri-ciri Triak Rajah 16.2 : Graf ciri volt-ampiar untuk triak Graf dalam rajah 16.2 mewakili pengendalian triak yang lazim tanpa pembekalan arus get. Apabila voltan mara bertambah, arus kecil mengalir dalam triak. Arus yang kecil ini ialah arus bocor. Apabila voltan mara mencapai titk pecah lampau, arus pada triak mula mengalir. Perhatikan voltan telah jatuh melintangi triak. Voltan ini dibekalkan kepada beban. 16.2.3 Aplikasi Triak Triak sesuai digunakan untuk mengawal litar yang menggunakan arus a.u. SCR adalah merupakan peranti satu arah sahaja oleh itu ia hanya boleh beroperasi bagi separuh kitar sahaja manakala triak, boleh beroperasi dalam kedua-dua kitar iaitu pada kitar positif dan kita negatif.
Rajah 16.3 menunjukkan salah satu contoh sambungan litar penggunaan Triak Rajah 16.3 : Litar penggunaan Triak Kapasitor C1 akan mengecas dalam arah berbeza sehingga titik pecah lampau. Triak akan dipicukan bagi setengah kitar pertama. Triak akan terhenti beroperasi apabila arus ulangalik menghampiri sifar (arus bekalan). Nilai arus litar akan menurun sehingga kurang daripada arus pegang (Ih). Kawalan fasa akan naik dengan melaraskan R2. Apabila R2 ditambah, C1 akan mengecas perlahan-lahan, seterusnya memicukan Triak yang kedua. Dengan penambahan ini menyebabkan tenaga yang dibekalkan kepada beban berkurangan. Apabila R2 dikurangkan, C1 akan mengecas dengan cepat, seterusnya memicukan Triak yang pertama. Dengan pengurangan ini menyebabkan tenaga yang dibekalkan kepada beban bertambah. RL R1 R2 R3 C1 VB(a.u)
4.0 Bipolar Junction Transistor (BJT) 4.1 Pengenalan Asas kepada sistem elektronik yang berbagai-bagai pada masa kini adalah peranti separuh pengalir. Satu daripada peranti separuh pengalir yang banyak digunakan adalah Transistor Simpang Dwikutub (Bipolar Junction Transistor) atau lebih dikenali sebagai BJT. Ia digunakan sebagai penguat dan juga sebagai suis logic. Tidak seperti diod yang terbentuk dari bahan separuh pengalir dua lapis ( simpang pn), BJT merupakan separuh pengalir tiga lapis. Oleh itu terdapat tiga terminal iaitu : Pemunggut (collector) : C Tapak (base) : B Pemancar (pemunggut) : E BJT merupakan peranti “dwikutub” kerana kedua-dua pembawa arus majority dan pembawa arus minority memainkan peranan di dalam aliran arus. Jumlah aliran arus dari satu terminal terminal yang lain boleh dikawal. Terdapat dua jenis transistor BJT iaitu jenis PNP dan NPN. NAMA KURSUS DEA 4232 POWER ELECTRONIC CIRCUIT & DEVICE STANDARD KANDUNGAN DEFINE THE CHARACTERISTIC FOR BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR (BJT). TUJUAN Kertas penerangan ini bertujuan menerangkan kepada pelatih tentang konsep dan cara operasi BJT. Pelajar juga didedahkan dengan aplikasi BJT dalam kawalan elektrik elektronik. Rajah 1.18 : Transistor BJT (a) jenis PNP dan (b) jenis NPN
Rajah 1.18 menunjukkan kedudukan setiap terminal dan juga symbol BJT jenis PNP dan NPN. Tapak merupakan terminal ditengah-tengah dan ia lebih nipis daripada lapisan pemancar dan pemunggut. Anak panah pada rajah 1.18 menunjukkan arah pengaliran arus iaitu dari bahagian P ke N. Untuk transistor PNP adalah dari E ke B, manakala dari B ke E untuk jenis NPN Menggunakan analog diod, transistor adalah dua diod yang disambung seperti yang ditunjukkan pada rajah 1.19. Oleh itu cara kerja transistor BJT adalah berasaskan cara kerja diod. Rajah 1.19 : (a) Transistor PNP dan (b) Transistor NPN 4.2 Kendalian Transistor Transistor perlu dipincang dengan betul untuk membolehkannya berkendali. Rajah 1.20 menunjukkan pincang yang betul bagi transistor NPN. Rajah 1.20 : Pincangan transistor NPN Bagi membolehkan elektron yang dipancarkan daripada pemancar diterima oleh pemunggut, litar masukan iaitu simpang antara tapak dan pemancar perlu dibekalkan dengan voltan pincang depan yang mencukupi supaya rintangan simpang tersebut rendah. Keadaan ini membolehkan electron bergerak dari pemancar ke tapak.
Litar keluaran iaitu simpang antara tapak dan pemunggut pula mestilah dipincang songsang supaya kebanyakan electron yang sampai di tapak, akan ditarik ke pemunggut yang bercas positif (kerana dipincang songsang). Voltan di litar keluaran dinamakan voltan keluaran. Pengedopan tapak yang sangat ringan memainkan peranan yang sangat penting kerana hanya sedikit sahaja electron terserap dibahagian ini. Electron yang selebihnya diterima di pemunggut. Lazimnya 99% electron akan ke pemunggut dan hanya 1% diserap ke tapak. Rumus yang menunjukkan hubungkait antara arus pemancar IE dan arus tapak IB dan arus pemunggut IC ialah : Rajah 1.21 : Pengaliran arus dalam transistor NPN Gandaan arus AT dari tapak ke pemunggut diberi dalam spesifikasi transistor. Gandaan ini dikenali sebagai βAT atau hFE dan diwakili oleh formula AT= Bagi transistor PNP, cara memberi pincang kepada adalah seperti rajah 1.22. Oleh kerana kekutuban bekalan adalah berbeza arah arus juga berbeza seperti yang ditunjukkan dalam rajah tersebut. IE = IC + IB
Rajah 1.22 : Pincang dan pengaliran arus dalam transistor PNP 4.3 Tatarajah Transistor Transistor BJT boleh disambung di dalam sesuatu litar elektrik menggunakan tiga cara (tatarajah) atau konfigurasi iaitu : Pemancar sepunya : CE (common emitter) Tapak sepunya : CB (common base) Pemunggut sepunya : CC (common collector) Cara sambungan ini menunjukkan terminal mana yang akan disambung dengan isyarat masukan dan di terminal mana isyarat keluaran akan diambil, rujuk Jadual 1.1. Cara transistor BJT beroperasi bergantung kepada konfigurasi atau cara sambungannya. Jadual 1.1 : Penentuan konfigurasi sambungan BJT Konfigurasi Terminal masukan Terminal keluaran CE B C CB E C CC B E Tatarajah yang berbeza memberikan kesan yang berbeza terhadap isyarat. Perbezaan ini merangkumi aspek : a) Gandaaan arus – nisbah arus keluaran kepada arus masukan. b) Gandaan voltan – nisbah voltan keluaran kepada voltan masukan. c) Gandaan kuasa – hasil darab gandaan voltan dengan gandaan arus. d) Keadaan fasa.
Tatarajah sesuatu transistor ditentukan oleh tamatan sepunya litar masukan dan litar keluaran. Rajah 1.23 menunjukkan tiga tatarajah transistor. Tatarajah ini adalah asas kepada litar penguat dan litar suis. Rajah 1.23 : Tatarajah transistor 4.4 Transistor Sebagai Penguat Transistor berkeupayaan melakukan penguatan terhadap isyarat elektrik. Gandaan, hasil daripada penguatan yang dilakukan oleh transistor, member kesan seperti suara bertambah kuat dan nilai isyarat bertambah tinggi. Penguat terdapat dalam bentuk tatarajah tapak sepunya, tatarajah pemancar sepunya dan tatarajah pemunggut sepunya. Jadual 1.2 menunjukkan gambarajah skema litar asas penguat untuk ketiga-tiga tatarajah transistor serta perbezaan antara ketiga-tiganya dari aspek gandaan arus, gandaan voltan, gandaan kuasa serta keadaan fasa.
Jadual 1.2 : Tatarajah penguat Penguat pemancar sepunya adalah penguat yang paling kerap digunakan kerana ia dapat menghasilkan gandaan yang tertinggi seperti yang telah ditunjukkan dalam Jadual 1.2. Litar seperti yang telah dibincangkan sebelum ini ialah litar asas penguat. Untuk membolehkan penguat berfungsi dengan baik beberapa komponen lain pelu ditambah kepada litar tersebut seperti ditunjuk dalam Rajah 1.24.
Rajah 1.24 : Penguat pemancar sepunya 4.5 Transistor Sebagai Suis Tatarajah yang lazim digunakan untuk tujuan pensuisan ialah tatarajah pemancar sepunya. Rajah 1.25 menunjukkan transistor yang digunakan sebagai suis. Dua bahagian litar suis ialah: a) Bahagian litar kawalan – berperanan menentukan nilai arus tapak b) Bahagian litar kuasa. Jika suis S1 dalam Rajah 1.25 (a) terbuka (off), tiada arus mengalir dalam litar kawalan. Ini bermakna rintangan antara tapak dan pemancar adalah tinggi. Ini menyebabkan tiada arus mengalir ke litar kuasa dan lampu akan terpadam. Apabila suis S1 ditutup (on), arus yang kecil mengalir dalam litar kawalan. Ini menyebabkan simpang tapak pemancar dipincang depan dan membolehkan arus yang besar mengalir dalam litar tersebut untuk menyelakan lampu. Suis S1 dalam litar pada Rajah 1.25 (a) boleh diganti dengan komponen pengesan seperti perintang peka cahaya (light dependence resistor, LDR) seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.25(b). Nota : Bekalan VBB tidak dimasukkan dalam litar pada rajah 1.7 kerana voltan pincang yang diperlukan oleh transistor diperolehi daripada VCC melalui perintang R1.
Rajah 1.25 : Transistor sebagai suis 4.6 Pengujian Transistor Dan Kerosakan Transistor Oleh kerana kerosakan yang sering berlaku kepada transistor ialah kerosakan terbuka dan terpintas, maka ujian asas menggunakan meter ohm boleh digunakan untuk menguji kerosakan tersebut. Transistor seolah-olah dua diod yang disambung terbalik. Jika ujian terhadap keduadua diod ini positif, transistor itu berkeadaan baik. Rajah 1.26 menunjukkan cara menguji transistor NPN menggunakan meter ohm.
Rajah 1.26 : Cara menguji transistor Meter ohm juga boleh digunakan untuk menentukan jenis transistor serta elemen sesuatu transistor. Ini penting apabila maklumat berkaitan sesuatu transistor tidak diketahui. Rajah 1.27 menunjukkan langkah untuk menentukan elemen tapak dan seterusnya jenis (sama ada NPN dan PNP) sesuatu transistor menggunakan meter ohm. 1. Tandakan kaki transistor 2. Set meter pelbagai analog ke fungsi pengujian rintangan pada julat R x 10. 3. Uji transistor mengikut langkah seperti yang ditunjukkan dalam contoh dibawah.
Rajah 1.27 : Cara menentukan elemen tapak transistor 4. Kenalpasti langkah apabila transistor berada dalam keadaan pincang ke depan [dalam contoh diatas, transistor berada dalam keadaan pincang ke depan pada langkah 1 dan langkah 6] 5. Kenalpasti kaki sepunya untuk kedua-dua keadaan dalam langkah 4. Kaki ini ialah elemen tapak untuk transistor tersebut. [Dalam contoh diatas kaki sepunya untuk kedua-dua keadaan ialah kaki 2]. 6. Jenis transistor ditentukan berdasarkan kenyataan berikut : a. Transistor PNP – Jika kaki sepunya disambung ke tamatan positif meter pelbagai analog b. Transistor NPN – Jika kaki sepunya disambung ke tamatan negative meter pelbagai analog
Rajah 1.28 : Cara untuk menentukan elemen pemancar dan pemungut sesuatu transistor 1. Setkan meter pelbagai berdigit ke fungsi pengujian diod. 2. Lakukan ujian seperti ditunjukkan dalam contoh di bawah ini [dalam contoh ini elemen tapak telah dikenalpasti iaitu kaki 2 menggunakan kaedah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.28. 3. Kenalpasti langkah yang menunjukkan nilai susutan voltan tinggi. 4. Dalam contoh diatas langkah yang menunjukkan nilai susutan voltan tertinggi ialah keadaan 2. Oleh itu kaki ialah elemen pemancar manakala kaki 3 ialah elemen pemungut. 4.7 Langkah Keselamatan Seperti diod, transistor juga perlu dikendalikan dengan berhati-hati. Langkah-langkah keselamatan seperti berikut perlu dipatuhi supaya transistor tersebut rosak. a) Elakkan daripada mengenakan tekanan mekanikal kepada tamatan-tamatan transistor supaya penyambungan antara dawai dengan bahan separuh pengalir tidak terjejas. b) Elakkan daripada mengenakan haba yang tinggi kepada transistor, haba yang terlampau tinggi boleh merosakkan transistor. Apabila memateri transistor ke papan litar, gunakan alat pemateri berkuasa rendah. c) Apabila menguji transistor pada papan litar, pastikan transistor terlebih dahulu dipisahkan daripada litar. d) Untuk transistor kuasa, penenggelam haba perlu dipasang untuk menyejukkan transistor tersebut.
5.0 MOSFET 5.1 Pengenalan Transistor yang dipelajari sebelum ini ialah dalam kategori transistor dwipolar, iaitu melibatkan kedua-dua pembawa arus elektron dan hol. Transistor tersebut juga tergolong di dalam jenis komponen atau alat terkawal arus (current controlled device). Satu lagi kategori transistor ialah transistor “unipolar” iaitu yang hanya melibatkan salah satu pembawa arus majoriti. Salah satu transistor “unipolar” yang sering digunakan ialah Transistor Kesan Medan (Field Effect Transistor) atau ringkasnya dipanggil FET. Ia merupakan komponen atau alat terkawal voltan (voltage controlled device). FET adalah terdiri daripada dua kategori iaitu JFET ( Junction FET ) dan MOSFET ( Metal-oxide semiconductor FET ). Dalam bab ini kita akan membincangkan lebih kepada komponen MOSFET. MOSFET adalah kategori kedua bagi FET. MOSFET (metal-oxide semiconductor FET) mempunyai terminal-terminal seperti JFET iaitu punca, parit dan get. Yang membezakan MOSFET dengan JFET ialah terminal get diasingkan dengan saluran (channel) oleh satu lapisan silikon oksida (SiO2). Oleh sebab itu, arus get menjadi semakin kecil. MOSFET juga dipanggil sebagai IGFET (insulated-get FET). NAMA KURSUS DEA 4232 POWER ELECTRONIC CIRCUIT & DEVICE STANDARD KANDUNGAN DEFINE THE CHARACTERISTIC OF ENHANCEMENT-TYPE OF METAL OXIDE (MOSFET). TUJUAN Kertas penerangan ini bertujuan menerangkan kepada pelatih tentang konsep dan cara operasi MOSFET . Pelajar juga didedahkan dengan aplikasi MOSFET dalam kawalan elektrik elektronik.
Terdapat dua jenis MOSFET, iaitu MOSFET ragam susutan dan peningkatan (depletionenhancement mode) dan MOSFET ragam peningkatan sahaja (enhancement-only mode). 5.2 MOSFET Ragam Susustan Dan Peningkatan (DE MOSFET) E MOSFET boleh beroperasi secara ragam susutan dan ragam peningkatan dengan hanya menukar polariti voltan antara get dan punca (VGS). Bila VGS adalah negatif, DE MOSFET beroperasi secara ragam susutan. Sebaliknya bila VGS adalah positif, DE MOSFET beroperasi secara ragam peningkatan. Rajah 1.29 dan 1.30 menunjukkan struktur binaan dan simbol DE MOSFET. Merujuk kepada struktur binaan, kita dapati saluran (channel) bersambung dari parit ke punca. Ini menyebabkan arus parit (ID) boleh mengalir walaupun VGS=0. D Rajah 1.29 : Struktur Binaan dan Simbol Skematik DE MOSFET P P N D S G G D S Rajah 1.30 : Struktur Binaan dan Simbol Skematik DE MOSFET
5.3 MOSFET Ragam Peningkatan (E MOSFET) E MOSFET boleh beroperasi secara ragam peningkatan sahaja. Ia beroperasi dengan nilai VGS yang besar. Struktur binaan E MOSFET berbeza dengan DE MOSFET. Rajah 1.31 menunjukkan struktur binaan dan simbol E MOSFET. Merujuk kepada struktur binaan, kita dapati saluran (channel) tidak bersambung antara parit dan punca. Ini menyebabkan arus parit (ID) tidak boleh mengalir jika VGS=0. N N P D S G G D S P P N D S G G D S Rajah 1.31 : Struktur Binaan dan Simbol Skematik E MOSFET
6.4 Lengkuk Ciri I-V MOSFET Rajah 1.32 : Simbol MOSFET Rajah 1.33 : Binaan MOSFET
Rajah 1.34 : Lengkuk Ciri I-V MOSFET Ciri-ciri • 3 terminal Salir (D), Get (G) & Sumber (S) • Arus mengalir dari D ke S di kawal oleh VGS. • Bila VGS +ve, transistor ON 6.5 Asas Prinsip Kendalian FET Rajah 1.35 menunjukkan struktur binaan FET. Ia terbina daripada satu bar semikonduktor bahan jenis N yang dari dua hujungnya diterbitkan elemen atau kaki yang satunya bernama Punca (Source) dan satu lagi bernama Parit (Drain). Di tengahtengah bar tersebut terdapat dua bahan jenis P yang bersetentang, dan darinya diterbitkan satu elimen bernama Pintu (Gate). Untuk kemudahan, kadangkala hurufhuruf S, D dan G akan digunakan sebagai singkatan bagi punca, parit dan pintu.
Oleh kerana bar yang digunakan di antara punca dan parit ialah dari semikonduktor bahan jenis N, maka FET ini dikenali dengan nama FET Saluran N. Rajah 1.35 menunjukkan lukisan simbol skematik baginya. Perhatikan bahawa anak panah pintu menunjuk ke dalam. Satu jenis FET lagi ialah FET Saluran P. Rajah 1.36 menunjukkan struktur binaannya, di mana bar yang digunakan ialah bahan jenis P dan ditengah-tengahnya dua bahan jenis N yang bersetentang. Namun demikian tidak ada perbezaan pada nama-nama elemen. Cuma sedikti perubahan pada lukisan simbol skematiknya seperti yang ditunjuk di Rajah 1.36 iaitu anak panah pintu menunjuk ke luar. D S G N P D S G P Rajah 1.35 : Struktur binaan dan Simbol Skematik bagi FET saluran N D S G P N D S G N Rajah 1.36 : Struktur binaan dan Simbol Skematik bagi FET saluran P
Untuk mudah mengingati simbol skematik kedua-dua jenis ini, ingatkan saja bahawa yang ditunjuk oleh anak panah ialah bahan jenis N. Jika anak panah menunjuk ke dalam, maka yang ditunjuk ialah bahan jenis N untuk saluran. Jika anak panah menunjuk ke luar, maka yang ditunjuk ialah bahan jenis N untuk pintu. Perhatikan juga pada rajah struktur binaan bahawa di antara bahan untuk saluran dan bahan untuk pintu terdapat cantuman P-N yang tentunya mempunyai kesan-kesan keujudan kawasan kesusutan dan voltan sawar. 6.6 Perbandingan Antara FET Dengan Transistor Dwikutub Jika dari segi bentuk fizikal, tidak banyak perbezaan yang ketara di antara kedua-dua jenis transistor ini, malahan kedua-duanya agak sama. Tanpa merujuk kepada nombor pengenalan dan buku manual, agak sukar untuk membezakannya. FET, seperti juga transistor dwipolar biasa, mempunyai tiga kaki. Dari segi penggunaannya di dalam litar-litar elektronik, FET juga boleh bertugas sebagai amplifier. Cara sambungan dan pendawaiannya juga tidak banyak bezanya. FET, seperti juga transistor biasa, disambungkan dengan tatarajah punca sepunya, di mana litar pintu-punca menjadi terminal masukan dan litar parit-punca menjadi terminal keluaran.
Namun, dari segi prinsip dan ciri-cirinya, perbezaan di antara FET dengan transistor dwipolar biasa tetap ada, di antaranya ialah: FET tatarajah punca-sepunya mempunyai kerintangan masukan yang sangat tinggi, lebih kurang 100M ohm ( kerana litar masukannya ialah di antara pintupunca yang dipincang songsang ) FET ialah alat terkawal voltan, transistor biasa ialah alat terkawal arus. FET ialah transistor unipolar, iaitu melibatkan satu jenis pembawa arus majoriti sahaja. Transistor biasa ialah dwipolar, kerana melibatkan kedua-dua jenis pembawa arus. FET tidak terlalu sensistif kepada perubahan suhu sekitar. Pembawa arus minoriti tidak meninggalkan kesan-kesan besar. Tiada pengaruh Beta. FET mempunyai tatalaku Hukum Kuasa Dua, di mana, arus keluaran berubah dengan kuasa dua masukan. Ciri seperti ini tidak ada pada transistor biasa. Ada beberapa litar elektronik yang memerlukan ciri seperti ini. FET mempunyai kadar bising dalaman yang rendah dari transistor biasa. Oleh itu ia kerap digunakan dalam amplifier hi-fi dan alat terima radio FM.
KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA BAHAGIAN PENDIDIKAN TEKNIK DAN VOKASIONAL, KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA, ARAS 5&6, BLOK E14, PARCEL E, PUSAT PENTADBIRAN KERAJAAN PERSEKUTUAN, 62604 PUTRAJAYA. NOTA KULIAH SEMESTER SEMESTER 4 DVM SESI 2019 JABATAN JABATAN TEKNOLOGI ELEKTRIK DAN ELEKTRONIK PROGRAM TEKNOLOGI ELEKTRIK KOD / KURSUS DEA 4232 POWER ELECTRONIC AND DEVICE KOMPETENSI DEFINE AC TO DC CONVERTER (RECTIFIER) KOMPETENSI UNIT 1. Explain the operation of single-phase AC to DC converter. 2. Explain the principle operation of three-phase AC to DC converter. HASIL PEMBELAJARAN Upon completion of the course, students will be able to: 1. Discuss power electronic semiconductor device and symbol (C2,PLO1) 2. Construct operation, principle of power electronic converter. (P3,PLO2) 3. Explain waveform of the power electronics converters. (A3,PLO5) PENTAKSIRAN NOTA KULIAH PERATUS KESELURUHAN TARIKH MASA NO KOD DEA 4232/K02/ EDISI JUN/2019 MARKAH PENUH MARKAH DIPEROLEH PERATUS DIPEROLEH MAKLUMAT CALON NAMA NO. KAD PENGENALAN ANGKA GILIRAN DISEDIAKAN OLEH: DISAHKAN OLEH: KEPUTUSAN PENILAIAN _____________________________ (MUHAMMAD KHAIROL NIZAM BIN) AHMAD ZULPAKARI TARIKH: _____________________________ (NAZRUL AIMI BIN YUSOF) TARIKH: KOMPETEN BELUM KOMPETEN (SILA TANDAKAN √ PADA RUANGAN YANG DISEDIAKAN)
2.0 PENGENALAN Satu litar penukar AU-AT menukarkan arus-ulangalik (AU) kepada arusterus (AT) atau lebih dikenali sebagai penerusan. Voltan dan kuasa keluaran daripada litar penerus boleh dikawal dengan cara mengawal pensuisan perantiperanti separuh-pengalir di dalam litar tersebut. Litar penerus boleh dibahagikan kepada 3 jenis iaitu; Penerus Tak Terkawal, Penerus Separuh Terkawal dan Penerus Terkawal. Di dalam unit ini, kita akan membincangkan ketiga-tiga jenis litar penerus tersebut di dalam konteks litar satu fasa dan tiga fasa. Litar Penerus Tak Terkawal hanya menggunakan diod sahaja manakala Penerus Terkawal menggunakan tiristor sahaja. Perbezaan fungsinya ialah diod mengkonduksikan arus apabila dipincang depan manakala tiristor yang dipincang depan boleh dikawal pengkonduksiannya melalui picuan pada pintu. Penerus tak terkawal akan membekalkan keluaran yang tetap untuk suatu masukan arus-ulangalik. Penerus Separuh Terkawal menggunakan kombinasi diod dan tiristor. Kedua-dua Penerus Terkawal dan Separuh Terkawal membenarkan pelarasan voltan keluaran dengan pengawalan sudut picuan di mana tiristor tersebut akan dihidupkan. 2.1 LITAR SATU FASA Di dalam litar penerus satu-fasa, masukannya ialah bekalan AU satu-fasa. Litar yang menggunakan diod membekalkan voltan keluaran AT yang tetap manakala litar yang menggunakan peranti pensuisan terkawal seperti tiristor membekalkan voltan keluaran yang berubah. 2.1.1 Litar Penerus Tak Terkawal Separuh Gelombang Dengan Beban Rintangan Tulin Satu litar penerus tak terkawal separuh gelombang dengan beban rintangan tulin adalah ditunjukkan dalam rajah 2.1 di bawah.voltan masukan ialah gelombang sinus seperti yang ditunjukkan dalam rajah 2.1(b). Semasa separuh kitar positif, iaitu 0< t<, diod mengkonduksi dan berkelakuan seperti satu suis tertutup (dengan beranggapan diod adalah unggul) menyambungkan bekalan kepada beban (i.e. vo = v). Arus beban ialah io = vo/R, dan disebabkan R adalah tetap, maka io dan vo mempunyai gelombang yang sama [rujuk rajah 2.1(b)]. Pada masa separuh kitar negatif, diod berkelakuan seperti satu suis terbuka dan tidak mengkonduksikan sebarang arus.
Katakan v = 2 Vp sin t. Nilai purata voltan beban ialah 1 Vo = 2 0 vo d( t) 1 = 2 2 Vp sin t d( t) 0 2 Vp = Volt Rajah 2.1 : Litar Penerus Tak Terkawal Separuh Gelombang dengan beban tulin (a) Litar. (b) Gelombang. 2.1.2 Litar Penerus Tak Terkawal Separuh Gelombang Dengan Beban Berinduktif Satu litar penerus tak terkawal separuh gelombang dengan beban rintangan berinduktif adalah ditunjukkan dalam rajah 2.2(a) di bawah dan gelombang yang berkenaan di tunjukkan dalan rajah 2.2(b). Boleh diperhatikan bahawa arus beban bukan sahaja mengalir semasa separuh kitar positif voltan masukan tetapi juga mengalir pada sebahagian daripada
separuh kitar negatif voltan masukan. Ini adalah kerana beban beraruhan menyimpan tenaga dan mengekalkan arus beban seterusnya berusaha untuk mengatasi bekalan negatif dan mengekalkan diod dalam keadaan pincang depan. Maka nilai purata arus dan voltan keluaran diberi oleh 1 Io = 2 0 i d( t) 2 Vp = 2R ( 1 – cos ) Vo = IoR = 2 Vp ( 1 – cos ) 2 Rajah 2.2 : Litar Penerus Tak Terkawal Separuh Gelombang dengan beban berinduktif (a) Litar. (b) Gelombang.
2.1.3 Litar Penerus Tak Terkawal Separuh Gelombang Dengan Beban Berinduktif dan Diod Beroda Bebas Litar di dalam rajah 2.2 yang mengandungi beban berinduktif dikatakan tidak mempunyai arus yang berterusan dan mengandungi riak yang tinggi. Arus beban yang berterusan boleh dicapai dengan menambahkan satu diod melintangi beban seperti yang ditunjukkan dalam rajah 2.3(a). Diod ini menghalang penyongsangan voltan pada beban semasa separuh kitar negatif bekalan masukan. Apabila diod D1 berhenti berkendali pada sifar volt, diod Df membekalkan laluan alternatif seperti yang ditunjukkan oleh gelombang pada rajah 2.3(b). Nilai voltan keluaran adalah separuh kitar positif daripada voltan masukan sinus. Nilai voltan purata diberikan oleh: Vo = 2 Vp Rajah 2.3 : Litar Penerus Tak Terkawal Separuh Gelombang dengan beban berinduktif dan diod beroda bebas. (a) Litar. (b) Gelombang.
2.1.4 Litar Penerus Tak Terkawal Gelombang Penuh Satu litar penerus tak terkawal gelombang penuh adalah ditunjukkan dalam rajah 2.4(a) dan 2.4(b) di bawah dan gelombang yang berkenaan di tunjukkan dalan rajah 2.4(c). Kedua-dua litar juga dikenali sebagai Litar Penerus Gelombang Penuh jenis Tetimbang. Akan tetapi boleh dilihat bahawa penggunaan dua diod hanya dibenarkan sekiranya satu pengubah sadap tengah digunakan. Untuk mendapatkan voltan keluaran yang sama nilainya, setiap gegelung sekunder untuk pengubah sadap tengah mesti memiliki kadaran voltan ppgd (voltan purata punca ganda dua) sama seperti pada satu gegelung sekunder pada pengubah di dalam rajah 2.4(a). Nilai voltan purata yang dihasilkan ialah: Vo = 22 Vp Rajah 2.4 : Litar Penerus Tak Terkawal Gelombang Penuh (a)Litar dengan empat diod penerus (b) Litar dengan dua diod penerus (c) Gelombang