Perbandingan Performa Topologi Flying Capacitor Boost Converter dengan Boost Converter Konvensional

Abstract

Boost converter konvensional banyak digunakan untuk menaikkan tegangan DC, namun pada duty cycle tinggi mengalami penurunan rasio konversi tegangan dan efisiensi akibat rugi konduksi dan switching yang meningkat. Penelitian ini membandingkan performa boost converter konvensional dengan flying capacitor boost converter melalui simulasi menggunakan software PSIM, dengan tegangan masukan 25 volt, target tegangan keluaran 100 volt, frekuensi switching 62500 Hz, dan variasi duty cycle 0,5 hingga 0,75. Penelitian bertujuan mengetahui karakteristik riak arus induktor akibat penggunaan induktor yang lebih kecil pada flying capacitor boost converter, serta perbedaan performa efisiensi kedua topologi. Hasil pengujian switching menunjukkan boost converter beroperasi melalui dua mode dengan satu mosfet dan satu dioda, sedangkan flying capacitor boost converter beroperasi melalui empat mode akibat penggunaan dua mosfet, dua dioda, dan satu flying capacitor dengan pergeseran fasa 180 derajat. Meskipun nilai induktor flying capacitor boost converter hanya 150 µH atau 0,25 kali nilai induktor boost converter sebesar 600 μΗ, hasil simulasi menunjukkan riak arus induktor flying capacitor boost converter tetap berada pada kisaran yang sebanding dengan boost converter tanpa peningkatan yang signifikan. Hasil pengujian efisiensi menunjukkan boost converter mengalami penurunan efisiensi dari 96,18 persen pada duty cycle 0,5 menjadi 90,64 persen pada duty cycle 0,75, sedangkan flying capacitor boost converter mampu mempertahankan efisiensi di atas 95 persen pada seluruh rentang duty cycle yang diuji. Nilai resistansi DC induktor flying capacitor boost converter juga lebih rendah, yaitu 0,003907 ohm dibanding 0,04371 ohm pada boost converter. Hasil penelitian menunjukkan bahwa flying capacitor boost converter memiliki keunggulan berupa efisiensi yang lebih tinggi dan stabil, ukuran serta resistansi induktor yang lebih kecil tanpa mengorbankan kualitas riak arus, sehingga lebih sesuai digunakan pada aplikasi berdaya tinggi yang membutuhkan rasio konversi tegangan besar.