Penggunaan Dioda Blocking dan Buck Converter Untuk Charger

Banyak orang berfikir untuk sistem pengisian daya baterai kita harus menggunakan sebuah alat yang di sebut dengan auto cuttoff. Ya, mereka sangat khawatir terjadi over charging yang dapat menyebabkan kerusakan pada baterai.

Saya juga pernah punya pemikiran yang sama seperti mereka. Salah satu bukti kuat yang saya ingiat saat itu adalah, saya menggunakan lampu pijar sebagai pembatas tegangan berlebih untuk menghindari terjadinya over charging. Sehingga pada saat kita mengisi baterai dengan tegangan yang lebih tinggi baterai bisa tetap aman.

Sebagian tegangan di lempar ke lampu PIJAR. Namun cara ini sangat tidak effisien, saya baru mengetahui kenapa tidak effisien setelah 1.5 tahun menggunakan metode yang sama. Saya merasa kalau mengisi daya degan cara tersebut membutuhkan waktu yang cukup lama. Kadang butuh 2-3 hari, hanya untuk mengisi accu 50Ah.

Over charging atau di sebut juga dengan pengisian yang berlebihan, di sebabkan oleh tegangan output dari power supply yang terlalu tinggi, melampaui tegangan penuh baterai. Perbedaan potensial/tegangan yang masih terbilang tinggi antara baterai dan power supply menyebabkan arus listrik masih tetap mengalir meskipun baterai sudah mencapai kondisi penuh 100%.

Sebagai contoh, untuk mengisi baterai lead acid 12v, tegangan penuh nya adalah 13.5v. Jika kita menggunakan power supply DC 15 volt, maka akan terjadi pengisian yang berlebihan. Baterai Lead Acid punya toleransi batas pengisian sebesar 14.4 volt, jika lebih dari ini maka arus akan terus mengalir meskipun baterai sudah penuh.

Akhirnya pertanyaanku terjawabkan, pantas saja pada kendaraan bermesin accu tidak pernah mengalami over charging. Karena dioda kiprox sudah membatasi tegangan stator jadi 14.4v. Pada saat digunakan, kondisi accu akan 100% penuh dan berada pada mode floating. Jika di ukur teganganya 14.5 volt, pengisian floating adalah sebuah metode pengisian dengan cara mengalirkan tegangan yang setara dengan kapasitas penuh baterai untuk menjaga kapasitasnya tidak tergredasi / tidak hilang.

Manfaat dioda Blocking

Dioda blocking adalah dioda biasa yang mempunyai kemampuan menghantarkan arus listrik dalam jumlah besar. Dioda ini di gunakan untuk memblokir arus balik, atau memproteksi polaritas terbalik dari suatu rangkaian elektronik.

Project ini mengaplikasikan dioda Blocking untuk memblokir arus listrik dari baterai menuju StepDown, sehingga stepdown bisa di pasang langsung ke dalam box project tanpa khawatir akan menghabiskan energi dari baterai itu sendiri.

Pada pengguna PLTS/Panel Surya, dioda blocking juga di aplikasikan untuk memblokir arus balik dari baterai. Selagi masih menggunakan solar charger controller jenis PWM, arus balik dari baterai akan tetap ada. Khususnya pada panel surya yang memiliki sistem resistansi cukup besar.

Jenis dioda yang saya pakai adalah 30A10. Dioda ini punya hambatan 2.2 Ohm, dengan kemampuan menghantarkan arus listrik maksimal 30Ampere dan rentang tegangan kerja sampai 100 Volt. Karena punya hambatan dioda menyebabkan penurunan tegangan 0.8 volt, saya harus menyesuaikan tegangan output dari StepDown sedikit lebih tinggi.

Pemanfaatan stepdown dalam pembuatan charger

Stepdown digunakan sebagai pembatas tegangan, dengan stepdown buck converter saya bisa mengatur batas maksimal tegangan pada level yang di inginkan tergantung pada tegangan penuh baterai. Cara ini akan lebih baik daripada kita menggunakan auto cutt off.

Jika kita mengatur pada posisi pengisian penuh, saat baterai medekati posisi penuh maka arus listrik dari charger tidak akan lagi mengalir. Hal ini terjadi karena tegangan pengisian dan tegangan baterai sudah mulai balancing. Jadi kita tidak membutuhkan auto cuttoff.

Kebanyakan charger baterai mempunyai sistem seperti ini, tidak menggunakan auto cutoff. Pada hanphone di dalamya ada regulator yang menurunkan tegangan pengisian DC 5v menjadi 4.2v. Tegangan tersebut merupakan tegangan penuh baterai lithium ion.

Selain mengatur tegangan, kita juga dapat mengatur arus listrik yang akan digunakan untuk mengisi daya baterai. Ini akan sangat bermanfaat, dan membatasi baterai dari kerusakan. Pada umumnya baterai lithium dan baterai Lifepo4, mempunyai sifat yang haus akan daya.

Jadi jika kita isi dengan power supply baterai akan menyedot arus pada batas maksimalnya. Sebagai contohnya baterai dengan kapasitas 50 Ampere hour (Ah ), akan menyedot arus listrik sebesar 50 Ampere.

Namun, karena pada power supply switching biasanya dilengkapi dengan overload protection. Ketika kita menghubungkan power supply dengan baterai, dia akan langsung protect tegangannya tidak akan keluar. Hal inilah yang membuat banyak orang, merangkai seri antara baterai dengan lampu pijar sebelum dihubungkan ke power supply.

Segi efisiensi dan keamanan

Dari segi efisiensi kita sudah mengurangi efisiensinya sebesar 80%. Sebagian energi hilang menjadi panas ini disebabkan karena DC to DC converter yang mempunyai efisiensi 90%. Kemudian energi juga hilang disebabkan karena dioda menghasilkan panas.

Percobaan saya adalah, saya mencoba mengisi daya dengan menggunakan power supply secara langsung tanpa menurunkan tegangan. Sebelum di hubungkan power supply saya menghasilkan tegangan 19 volt dengan kapasitas arus 3.4 ampere. Saat dihubungkan power supply protect dan tidak mengeluarkan arus.

Kemudian saya menggunakan step down untuk menurunkan tegangan dari 19 volt ke 14,5 volt. Sebelum menurunkan tegangan saya mengkalkulasikan terlebih dahulu daya sebenarnya dari power supply ini. Daya sebenarnya bisa dihitung dengan mengalikan tegangan dengan arus, 19x3.4=64 watt..

Kemudian saya menghitung output daya keluaran dari rangkaian antara step down dan dioda. Sebelum menggunakan dioda, power supply mampu mengalirkan arus listrik 6A pada tegangan 14.5v. Dayanya adalah 14.5x6=87 Watt, kok naik yah hehe. Sebelumnya cuma 64 watt loh.

Setelah dioda saya mendapatkan penurunan menjadi 5.37A pada tegangan yang sama yakni 14.5v. Total daya adalah 14.5x5.37=73.8 watt. Mari kita hitung effisiensi nya, rumus efisiensi adalah (Keluaran / Input) x 100%.

Di ketahui Output dari Power Supply adalah 64 watt, kemudian daya output setelah melalui rangkaian adalah 73.8 watt. Kita masukan ke rumus 73.8 / 64 x 100 = 115%. Loh loh loh, kok ngawur yak. Tapi ya hitunganya begitu, dan sangat effisien pokonya.

Penggunaan stepdown sebagai regulator untuk membatasi arus pada baterai akan menjaga baterai tetap awet. Regulator ini biasanya terdapat pada perangkat elektronik seperti laptop, ponsel, atau alat elektronik digital lainya. Jangan heran kalau charger nya mempunyai tegangan 20% lebih tinggi dari tegangan baterai mereka.

Mereka sudah punya regulator tersendiri. Regulator adalah alat/rangkaian elektronik yang membantu menyesuaikan tegangan dan arus agar tidak terlalu berlebihan. Pengaturan ini akan membuat baterai dan power supply jadi lebih awet. Silakan di coba.