1. Pendahuluan
Sistem catu-daya yang bekerja dalam mode pensaklaran (switching) mempunyai efisiensi yang jauh lebih tinggi dibanding sistem catu-daya linier. Oleh karenanya, hampir semua catu-daya modern bekerja dalam mode switching atau dikenal sebagai SMPS (Switched Mode Power Supply). Komponen utama dari sistem catu-daya adalah konverter dc-dc yang berfungsi untuk mengkonversikan daya elektrik bentuk dc (searah) ke bentuk dc lainnya.
Secara umum, ada tiga rangkaian (topologi) dasar konverter dc-dc, yaitu buck, boost, dan buck-boost. Rangkaian lain biasanya mempunyai kinerja mirip dengan topologi dasar ini sehingga sering disebut sebagai turunannya. Contoh dari konverter dc-dc yang dianggap sebagai turunan rangkaian buck adalah forward, push-pull, half-bridge, dan full-bridge. Contoh dari turunan rangakain boost adalah konverter yang bekerja sebagai sumber arus. Contoh dari turunan rangkaian buck-boost adalah konverter flyback.
Pada tahun 1980-an, ditemukan dan dipatenkan ratusan rangkaian baru konverter dc-dc. Rangkaian baru ini ditawarkan dengan bermacam kelebihan yang diklaim bisa menggantikan peran rangkaian konvensional. Para insinyur baru sering sekali pusing dan menghabiskan banyak waktu untuk memilih dan mencoba rangkaian baru ini. Akan tetapi setelah banyak menghabiskan waktu dan biaya, sering sekali terbukti bahwa rangkaian baru tersebut sangat susah untuk diproduksi. Sebagai akibatnya, sampai saat ini, hampir semua industri masih menawarkan topologi dasar dalam jajaran produknya. Pengecualian mungkin ditemui pada penerapan yang sangat khusus. Akan tetapi, hampir semua insinyur biasanya mencoba lebih dulu menggunakan rangkaian dasar untuk bermacam keperluan. Kalau diperlukan, kinerja yang khusus dicoba dipenuhi dengan menggunakan beberapa rangkaian dasar yang dihubungkan seri, paralel, atau kaskade.
Kondisi ini tidak berarti bahwa konverter dc-dc tidak mengalami perkembangan selama tiga-puluh tahun terakhir ini. Perkembangan pesat terjadi di bidang integrasi, produksi, saklar semikonduktor, dan teknik untuk mengurangi rugi-rugi penyaklaran. Tulisan ini akan mencoba mengkaji beberapa topologi dasar konverter daya yang banyak dipakai di industri. Dengan memahami kinerja konverter dasar ini, para insinyur yang bekerja di industry konverter daya bisa dengan baik memilih topologi yang sesuai untuk hampir semua keperluan. Pekerjaan selanjutnya tinggal menentukan ukuran tapis dan rangkaian kendalinya.
2. Konverter Buck
Konverter jenis buck merupakan jenis konverter yang banyak digunakan dalam industri catu-daya. Konverter ini akan mengkonversikan tegangan dc masukan menjadi tegangan dc lain yang lebih rendah (konverter penurun tegangan).
Rangkaian ini terdiri atas satu saklar aktif (MOSFET)