Abstrak -  Boost  konverter  merupakan  penaik  tegangan  DC ke  tegangan  DC  yang  mempunyai  tegangan  output  yang  lebih tinggi  dibanding  inputnya.  Penggunaan  boost  konverter  diera modern  semakin  meningkat  dan  dibuat  dengan  dimensi  yang lebih  kecil,  berat  yang  lebih  ringan  dan  efisiensi  yang  lebih tinggi  dibanding  dengan  boost  konverter  generasi  terdahulu. Tetapi rugi-rugi periodik saat on/off meningkat. Untuk meraih kriteria  tersebut,  teknik  hard  switching  boost  konverter berevolusi  menjadi  teknik  soft  switching  dengan  menambah rangkaian  simple  auxiliary  resonant  circuit  (SARC).  Karena penambahan  rangkaian  SARC  tersebut  konverter  bekerja pada  kondisi  zero-voltage  switching  switch  (ZVS)  dan  zero current  switch  (ZCS),  sehingga  saklar  semikonduktor  tidak bekerja secara hard switching lagi.
Pada  penelitian  ini  akan  di  desain  dan  diimplementaskan soft  switching  boost  konverter  dengan  SARC.  Kelebihan  dari soft  switching  boost  konverter  dengan  SARC  adalah mempunyai efisiensi yang lebih tinggi dibanding dengan boost konverter konventional. Dari hasil implementasi menunjukkan konverter  yang  diajukan  telah  meraih  zero  voltage  switch (ZVS).  Sehingga  boost  konverter  zero  voltage  switch  (ZVS) bisa diaplikasikan pada sistem power suplay yang membutuhkan efisiensi energi yang tinggi terutama pada daya yang tinggi.
Kata  kunci:  soft  switching konverter ,  simple  auxilary resonant switch, dc-dc konvensinal konverter .

## I. PENDAHULUAN
Power  suplay  mode switching sekarang  ini  dibuat semakin  kecil  dan  semakin  ringan  karena  frekuensi pensaklarannya  dinaikan,  akibatnya  rugi-rugi  rugi-rugi periodik  saat on/off juga  meningkat.  Untuk  mengurangi rugi-rugi  pensaklaran  tersebut  digunakan  teknik soft switching . Saklar semikonduktor boost konverter konvensional bekerja pada kondisi hard switching sehingga masih  terjadi  rugi-rugi  periodik  saat  on/off  [1].  Untuk menaikkan  efisiensi boost konverter  konvensional  maka teknik switching konverter  tersebut  harus  dari hard switching menjadi soft switching .  Upaya  tersebut  dapat dilakukan  dengan  memberi  rangkaian  tambahan simple auxiliary  resonant  switch (SARC)  agar switching bekerja dikondisi zero voltage switch (ZVS) dan zero current switch (ZCS)  sehingga  saklar  semikonduktor  tidak  bekerja  secara hard switching lagi  [1].  Didalam  penelitian  ini  akan diimplementasikan boost konverter soft switching dengan SARC kemudian membandingkan efisiensinya dengan boost konverter  konvensional,  sehingga  akan  diketahui  topologi konverter manakah yang memilki efisiensi lebih baik.

## II. URAIAN PENELITIAN
A. Boost  Konverter  Soft  Switching  dengan  Tambahan Rangkaian Simple Auxilarry Resonant Circuit (SARC).
Semakin  berkembangnya  tuntutan  zaman  maka  konverter harus  mempunyai  efisiensi  yang  bagus, boost konverter bekerja  secara hard switching sehingga  terjadi  rugi-rugi periodik  saat  saklar on/off ,  sehingga  dilakukan  teknik pensaklaran soft  switching untuk  mngurang  rugi-rugi periodik  tersebut, boost konverter soft switching dengan tambahan  SARC  mampu  memperbaiki  kekurangan boost konverter  konvensional  tersebut  [1]. Boost konverter soft switching ini  terdiri  dari  rangkaian boost konverter konvensional yang ditambahi lagi dengan rangkaian SARC, rangkaian  SARC  terdiri  dari  sebuah  saklar auxillary (S 2 ), dioda switching (D 2 , D 3 ), sebuah resonant induktor (L r ) dan sebuah resonant kapasitor  (C r ).  Gambar  rangkaian soft switching boost konverter dengan SARC ditunjukan gambar 1 sedangkan gambar bentuk gelombang soft switching boost konverter dengan SARC secara teori ditunjukan gambar 2.
Gambar 1. Rangkaian soft switching boost konverter dengan SARC [1]

## Desain dan Implementasi Soft Switching Boost Konverter Dengan Simple Auxillary Resonant Switch (SARC)
Dimas Bagus Saputra, Heri Suryoatmojo, dan Arif Musthofa Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: dimas.bagus.saputra13@ee.its.ac.id; suryomgt@ee.its.ac.id; arif@ee.its.ac.id
Berdasarkan  gambar  2  prinsip  kerja soft switching boost konverter  dengan  SARC  dibagi  menjadi  beberapa  interval sebagai berikut [1]: a. Interval 1 (t 0 – t 1 )
Gambar 3 Rangkaian ekivalen interval 1 [1].
Saat switches (S 1 ,S 1 ) off ,  arus  induktor  utama  (i L )  mengalir kebeban  melalui  D o dan  i L menurun  secara  linier  tidak sampai  nol,  arah  aliran  arus  saat  interval  1  ditunjukkan gambar 3.
V L (t) = V s – V o (2.1)
i L (t) = i L (t0) – t (2.2) i D0 (t) = i L (t) (2.3) i Lr (t) = 0 (2.4) Vcr (t) = V o (2.5)
b. Interval 2 (t 1 – t 2 )
Gambar 4 Rangkaian ekivalen interval 2 [1]
Saat t 1 , switches (S 1 , S 2 ) secara serentak dihidupkan dengan kondisi  ZCS,  hal  ini  terjadi  karena resonant inductor  L r . Arus resonant induktor  mulai  naik  secara  linear.  Mode  ini selesai ketika arus induktor resonant sebanding dengan arus induktor utama. Arah aliran arus saat interval 2 ditunjukkan gambar 4.
i Lr (t 1 ) = 0 ; V Lr (t) = V o (2.6)
i Lr (t) = (2.7)
c. Interval 3 (t 2 – t 3 )
Gambar 5 Rangkaian ekivalen interval 3 [1]
Mode 3 merupakan mode resonant . Saat dioda off , L dan C r mulai  beresonansi.  Tegangan  kapasitor resonant turun akibat  proses  resonansi  tersebut.  Arah  aliran  arus  saat interval 3 ditunjukkan gambar 5.
ω = √
(2.8)
Z r = √ (2.9)
d. Interval 4 (t 3 – t 4 )
Gambar 6 Rangkaian ekivalen interval 4 [1]
Saat  memasuki  t 3 , resonant dioda  (D 3 ,D 4 )  on.  i Lr mengalir melalui dua jalur freewheeling , yaitu S 1 -L r -D 2 dan S 2 - D 1 -L r . Arus i L mulai meningkat secara linier dan jalur aliran arus i L adalah  L-S 1 -L r -S 2 . Tegangan V Cr menjadi nol dan tegangan induktor utama (V L1 ) sebanding dengan V s , arah aliran arus saat interval 4 ditunjukkan gambar 6. i Lr (t) = i L (t) + i D1 (t) + i D2 (t) (2.10)
i Lr (t3) = i Lr (t4) = i Lr maks (2.11)
e. Interval 5 (t 4 – t 5 )
Gambar 7 Rangkaian ekivalen interval 5 [1]
Mode  ini  dimulai  ketika  S 1 dan  S 2 dimatikan  pada  kondisi ZVS  akibat  dari  C r .  L r dan  C r mulai  beresonansi.  Arus  i Lr menurun karena proses resonansi dan V Cr naik dari nol naik hingga  sebesar  V o karena  proses  resonansi  tersebut,  arah aliran arus saat interval 5 ditunjukkan gambar 7.
i Lr (t4) = i Lr maks (2.12)
i Lr (t) = i max -(i max +i Lrmaks )cos ωrt (2.13) V cr (t 4 ) = 0 (2.14)
V cr (t) = Z r (i maks + i Lrmaks )sin ωrt (2.15) V cr (t 5 ) = V o (2.16)
f. Interval 6 (t 5 – t 6 )
Gambar 8. Rangkaian ekivalen interval 6 [1]
Arus  i L dan  arus  i Lr diakumulasi  dan  arah  arus  listriknya mengalir  menuju  output  melalui  D 1 .  i Lr besarnya  menurun menjadi  nol  selama  mode  ini,  periode  ini  selesai  ketika  i Lr
telah  berkurang  menjadi  sebesar  nol,  arah  aliran  arus  saat interval 6 ditunjukkan gambar 8. i D0 (t) = i L (t) + i Lr (t) (2.17) i L( t) = i max – (2.18)
i Lr (t)=i Lr (t 6 )- ;i Lr (t 6 )=0
(2.19)

## III. DESAIN, SIMULASI DAN IMPLEMENTASI
Modul soft switching boost konverter dengan SARC pada penelitian  ini  terdiri  dari  dua  blok  utama,  yaitu  blok rangkaian daya dan blok kontrol. Gambar 9 memperlihatkan  blok hardware. Blok  kontrol  terdiri  dari pembangkit  PWM  dan  kontroler close  loop menggunakan IC SG3525 dan driver MOSFET menggunakan IC IR2110. Sedangkan  blok  rangkaian  daya  terdiri  dari  power  supply dan soft  switching  boost konverter  dengan  tambahan rangkaian simple auxillary resonant circuit (SARC).
Gambar 9.  Blok diagram hardware

## A. Perancangan Pembangkit Sinyal PWM
Perancangan  pembangkit  frekuensi  dan  sinyal  PWM dilakukan  dengan  menggunakan  IC  SG3525,  IC  jenis  ini dipilih  karena  mempunyai  fasilitas close  loop .  Rangkaian hardware ditunjukkan oleh gambar 10
Gambar 10 Rangkaian pembangkit PWM SG3525
Frekuensi  output  dapat  dihitung  dengan  menggunakan rumus berikut:
f s =
dimana : R T = 10kΩ; C T = 4.7nF; R discharge = 22Ω
Maka, f s =
f s

## B. Perancangan Driver MOSFET
Sinyal  PWM  yang  dibangkitkan  oleh  IC  SG3525 kemudian masuk ke driver MOSFET. Driver MOSFET yang digunakan adalah IR2110,  mempunyai saluran keluaran sisi tinggi dan sisi rendah yang independen.
Gambar 11. Rangkaian driver MOSFET
C. Perancangan  Soft  Switching  Boost  Konverter  dengan SARC
Soft switching boost konverter dengan  SARC merupakan boost konverter  konvensional  yang  ditambah  dengan rangkaina simple  auxiliary  resonant  circuit (SARC), sehingga  memiliki  dua  buah  saklar  yaitu  saklar  utama  (S 1) dan  saklar  auxillary  (S 2 ).  Parameter–  parameter  awal perencanaan ditunjukkan oleh tabel 1.
Tabel 1 Parameter-parameter perancangan boost konverter soft switching dengan SARC
V in (tegangan input) = 10-12 V V out (tegangan output) = 18 V
f s (frekuensi switching ) =
30kHz i out (arus output) = 2.22A P out (daya output) = 40 watt
Berikut  proses  tahapan  perancangan  komponen soft switching boost konverter dengan SARC :
a. Menghitung dutty cycle
D = 1- D = 1-
D = 0.666
b. Menghitung nilai induktansi induktor
i L = i L =
i L = A
Keterangan:
: Aliran Daya
: Aliran Sinyal PWM
∆i = ∆i =
≈ 200uH
c. Menghitung jumlah lilitan induktor
Jika  maxsimum  ferrit  fkux  tidak  diketahui  maka  nilai Bmax yang digunakan 0.3-0.35.

## N ≈ 10 N
d. Menentukan luas penampang kawat induktor
I rms = √ √
i rms = √
√
Irms = A kawat penampang induktor sebesar 0.4
e. Menghitung nilai kapasitansi kapasitor
F ≈ 500 uF
f. Menentukan  nilai  kapasitor  resonansi  dan  induktor resonansi
175 uH
Gambar    implementasi hardware dari  perancangan soft switching boost konverter dengan SARC diatas ditunjukkan oleh gambar 12

## D. Perancangan Simulasi Boost Konverter dengan SARC
Perancangan  simulasi  SARC boost konverter  dibuat menggunakan  program  simulasi  multisim  yang  ditunjukkan oleh gambar 13. Hasil simulasi menunjukkan soft switching boost konverter  dengan  SARC  telah  meraih zero  voltage switch (ZVS)  dan zero  current  switch (ZCS),  seperti  yang ditunjukkan oleh gambar 14.
Gambar 13 Rangkaian simulasi konverter
Gambar 14. Bentuk gelombang arus ( channel B) dan gelombang tegangan( channel A) .

## IV. PENGUJIAN

## A. Pengujian kontrol Close Loop IC SG3525
Grafik  perubahan dutty  cycle saat  tegangan  input  dan output    tetap  dan  beban  berubah  dengan  set  point  18  V ditunjukkan oleh gambar 15.
0 10 20 30 40 50 60 P o u t (Watt ) Duty Cycle (%)
Grafik  perubahan dutty  cycle saat  diberi  tegangan  input berubah dengan set poin tegangan output 18V dengan beban tetap ditunjukkan oleh gambar 16
Gambar 16 Hubungan dutty cycle dan V in
Grafik perubahan dutty cycle saat diberi tegangan input tetap dengan  set  poin  tegangan  output  berubah–ubah  dengan beban tetap ditunjukkan oleh gambar 17.
Gambar 17 Hubungan dutty cycle dan V out
B. Pengujian Hard Switching Boost Konverter
Boost konverter  konvensional  menggunakan  teknik hard switching sehingga terjadi rugi pensaklaran saat on dan saat off ,  hal  tersebut  ditunjukkan  oleh  bentuk  gelombang  dari gambar 18.
Gambar 18 Bentuk gelombang arus ( channel 2 ) dan gelombang tegangan( channel 1) yang terjadi saat saklar MOSFET boost konverter konvensonal diswitching.
C. Pengujian  Soft  Switching  Boost  Konverter  dengan SARC
Bentuk  gelombang  arus  dan  tegangan  MOSFET  IRF540 saat  di switching ditunjukkan  melalui  gambar  19,  dari gambar tersebut konverter meraih zero voltage switch.
Gambar 19 Bentuk gelombang arus ( channel 2 ) dan gelombang tegangan( channel 1) yang terjadi saat saklar MOSFET soft switching boost konverter diswitching.
Dari  hasil  pungujian  efisiensi  kedua  jenis  topologi boost konverter tersebut, diperoleh hasil pengijian pada saat boost konverter hard  switching dan soft  switching dioperasikan pada  daya  output  maksimum  efisiensi  boost  konverter  soft switching  unggul  sebesar  2.5%.    Pada  rangkaian soft switching  boost konverter  dengan  SARC  terdapat  induktor resonansi yang turut berperan memberikan energi ke output konverter,  sehingga soft  switching  boost konverter  dengan SARC  mempunyai  efisiensi  yang  lebih  tinggi  dibanding konverter  konvensional.  Setelah  dilakukan  pengujian  pada kedua  jenis boost konverter  tersebut,  maka  dapat dibandingkan  efisiensi  kedua boost konverter  tersebut, perbandingan efisiensi tersebut disajikan pada gambar 20.
Gambar 20 Grafik perbandingan efisiensi antara hard switching boost konverter dan soft switching boos t konverter

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  analisis  data  hasil  simulasi  dan  pengujian implementasi  alat soft  switching  boost konverter  dengan tambahan  SARC,  dapat  disimpulkan  beberapa  hal  sebagai berikut:
1. Soft  switching  boost konverter  dengan SARC mempunyai  efisiensi  yang  lebih  tinggi  dibanding boost konverter  konvensional,  karena soft  switching  boost konverter  dengan  SARC  telah  meraih zero  voltage switch berdasarkan  dari  implementasi  alat  dan  telah meraih zero  voltage  switch dan zero  current  switch berdasarkan dari hasil simulasi.
2. Boost konverter soft  switching dengan  SARC  memiliki efisiensi  maksimum  sebesar  94.4%    pada  daya  output sebesar 40 watt.
10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 21 .41 21 .62 22 .44 23 .26 24 24 .78 25 .76 26 .52 28 .1 28 .6 28 .82 Vi n (V) Duty Cycle (%) 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25 Vo u t (V) Duty Cycle (%) 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 E fis iens i (%) Pout (%) Hard Switching Soft Switching

## VI. DAFTAR PUSTAKA
[1] Sang-Hoon  Park,  Gil-Ro  Cha,  Yong-Chae  Jung,  and  Chung-Yuen Won,  “  Design  and  Application  for  PV  Generation  System  Using  a Soft  Switching  Boost  Converter  With  SARC”,  IEEE,  Vol.  57,  No  2 February 2010.