SMPS halfbridge dan full bridge adalah dua jenis topologi dari konverter daya switching yang digunakan dalam power supply switching. Kedua topologi konverter tegangan switching ini sudah mulai populer digunakan terutama untuk power amplifier, yang masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya.
Tabel konten
Perbedaan SMPS Half-Bridge Dan Full-Bridge, Kekurangan Dan Kelebihan masing-masing.
Perbedaan utama antara SMPS halfbridge dan full bridge adalah jumlah transistor yang digunakan. SMPS halfbridge menggunakan dua transistor, sedangkan SMPS full bridge menggunakan empat transistor. Perlu diketahui bahwa jenis transistor yang umum digunakan pada kedua jenis SMPS ini adalah MOSFET atau IGBT.
Karena sangat terkait dengan SMPS dan karakteristiknya, memahami jenis Transistor pensaklaran yang umum digunakan adalah penting, untuk itu mungkin Anda perlu membaca yang ini juga: IGBT Vs MOSFET
Perbedaan Cara Kerja SMPS Half-Bridge dan Full-Bridge
Cara kerja SMPS halfbridge:
Inverter Half-Bridge adalah bagian penting dari SMPS half-bridge. Inverter ini terdiri dari dua transistor (biasanya MOSFET atau IGBT) yang bekerja sebagai saklar atas dan saklar bawah. Saklar ini diatur secara bergantian untuk on dan off secara bergantian pada frekuensi tinggi. Transistor-transistor ini dikendalikan oleh sebuah modul yang disebut PWM (Pulse Width Modulation), yang bekerja mengatur rasio waktu on dan of(duty cycle) dari sinyal tegangan atau arus listrik yang masuk ke rangkaian.
Pada saat transistor Q1 menyala, arus mengalir dari input ke induktor L1. Saat transistor Q2 menyala, arus mengalir dari induktor L1 ke output. Dengan cara ini, tegangan input dapat diubah menjadi tegangan output yang diinginkan.
Cara kerja SMPS full bridge:
SMPS full bridge menggunakan empat buah transistor (MOSFET atau IGBT) sebagai saklar elektronik yang akan on dan of secara bergantian pada frekuensi tinggi. Transistor-transistor ini dikendalikan oleh modul PWM (Pulse Width Modulation) yang mengatur rasio waktu on dan of (duty cycle) dari sinyal tegangan atau arus listrik yang masuk ke rangkaian.
Pada saat transistor Q1 dan Q4 menyala, arus mengalir dari input ke induktor L1. Saat transistor Q2 dan Q3 menyala, arus mengalir dari induktor L1 ke output. Dengan cara ini, tegangan input dapat diubah menjadi tegangan output yang diinginkan.
Perbedaan utama cara kerja SMPS halfbridge dan full bridge adalah pada jumlah transistor yang digunakan. SMPS halfbridge menggunakan dua transistor, sedangkan SMPS full bridge menggunakan empat transistor.
Kekurangan Dan Kelebihan SMPS Half Bridge Dan Full Bridge
Perbedaan-perbedaan diatas menyebabkan perbedaan karakteristik diantara keduanya, dimana itu yang mempegaruhi kelebihan dan kekurangannya masing-masing.
Kelebihan SMPS Full-Bridge
Tegangan puncak pada output SMPS full bridge, adalah dua kali lipat dari tegangan puncak pada output SMPS half-bridge. Sementara Arus puncak pada output SMPS full bridge juga dua kali lipat dari arus puncak pada output SMPS half-bridge.
Efisiensi Full-Bridge sangat tinggi(90-95%), juga menghasilkan harmonik yang lebih rendah daripada SMPS half-bridge karena SMPS full bridge menggunakan frekuensi switching yang lebih tinggi dan EMI yang rendah.
Karakteristik diatas adalah merupakan kelebihan-kelebihan yang umum pada SMPS Full-bridge berdasarkan topologi. Tetapi dalam hal desain ini tentu tergantung dari bagaimana cara SMPS Full-bridge tersebut dirancang.
Dan dalam hal penggunaan, SMPS full bridge lebih cocok untuk Power amplifier yang berdaya tinggi.
Kekurangan SMPS full bridge
SMPS full bridge tentu lebih kompleks daripada SMPS half-bridge, sehingga lebih susah untuk dibangun, biaya lebih mahal termasuk perbaikannya.
Kelebihan SMPS Half-Bridge
Kelebihan jenis SMPS ini lebih sederhana dalam desain, yang pada akhirnya biayanya lebih murah termasuk biaya perbaikannya. Efisiensi SMPS Half-Bridge juga tinggi(80-90%), tetapi masih dibawah efisiensi dari SMPS Full-Bridge. Dan itu masih lebih baik daripada jenis SMPS yang dibawahnya seperti jenis flyback.
Kekurangan SMPS Half-bridge
Lebih cocok untuk aplikasi daya rendah termasuk power amplifier, dan memiliki harmonik yang lebih tinggi karena frekuensi pensaklaran dan EMI yang lebih rendah.
| Fitur | SMPS Halfbridge | SMPS Full Bridge |
|---|---|---|
| Jumlah transistor | 2 | 4 |
| Tegangan puncak | 1 Vs | 1Vs |
| Arus puncak | 1Iout | 2Iout |
| Efisiensi | 80-90% | 90-95% |
| Harmonik | Tinggi | Rendah |
| EMI | Tinggi | Rendah |
| Kompleksitas | Sederhana | Kompleks |
| Biaya | Murah | Mahal |
Half-Bridge Maupun Full-bridge adalah jenis catudaya switching yang terkenal akan efisiensinya yang tinggi, namun jika keduanya dibandingkan jenis full-bridge adalah yang lebih tinggi. Yang terbaik untuk memilih diantara keduanya adalah disesuaikan dengan kebutuhan. Jika Anda ingin menghemat anggaran dan memerlukan catu daya switching yang lebih murah, maka SMPS Half-bridge adalah pilihan yang cukup masuk akal. Jika anda ingin catudaya yang sangat efisien untuk mendorong amplifier yang berdaya tinggi, serta budget bukan masalah maka Full-bridge bisa menjadi pilihan yang bijak.
SMPS Dan Power Amplifier Class D
SMPS lebih cocok untuk power amplifier class D karena memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan catu daya konvensional(trafo besi), karena :
- Efisiensi SMPS yang tinggi yaitu dapat mencapai hingga 95%, sedangkan catu daya konvensional hanya sekitar 70-80%. Dengan demikian SMPS bisa menghasilkan daya output yang lebih tinggi dengan daya input yang lebih besar.
- SMPS dapat dirancang dengan ukuran dan berat yang lebih kecil daripada catu daya konvensional. Hal ini karena SMPS tidak memerlukan trafo daya yang besar.
- SMPS menjadi semakin populer dalam beberapa tahun terakhir, sehingga harganya pun menjadi lebih terjangkau.
Keunggulan-keunggulan ini menjadikan SMPS menjadi pilihan yang ideal untuk power amplifier class D. Hal ini karena Power amplifier Class D membutuhkan daya input yang tinggi untuk menghasilkan daya output yang tinggi. Dengan efisiensinya yang lebih tinggi, maka SMPS dapat menghasilkan daya output yang lebih besar dengan daya input yang lebih sedikit.
Disisi lain SMPS memiliki keunggulan bobot yang jauh lebih ringan, lebih kecil, jadi otomatis menghemat biaya dan ruang. Class D adalah topologi power amplifier yang memiliki efisiensi yang tinggi, dan biasanya lebih murah jadi sangat cocok digunakan untuk menyuplai tegangan untuk power amplifier class D.
Secara umum SMPS memiliki beberapa keunggulan dibandingkan catu daya konvensional, yang menjadikannya sebagai pilihan yang ideal untuk power amplifier class D.
SMPS dan Power Amplifier Class AB
SMPS mungkin sedikit kurang cocok untuk amplifier class AB dan sejenisnya karena memiliki beberapa kelemahan, yaitu:
- SMPS menghasilkan harmonik yang lebih tinggi daripada catu daya konvensional. Harmonik adalah sinyal frekuensi tinggi yang dapat mengganggu kualitas suara. Amplifier class AB dan sejenisnya membutuhkan daya input yang bersih untuk menghasilkan kualitas suara yang optimal. Oleh karena itu, harmonik yang lebih tinggi dari SMPS dapat mengganggu kualitas suara amplifier class AB dan sejenisnya.
- SMPS yang cocok untuk amplifier class AB dan sejenisnya biasanya lebih mahal daripada SMPS yang cocok untuk power amplifier class D. Hal ini karena SMPS yang cocok untuk amplifier class AB dan sejenisnya harus dapat menghasilkan tegangan output yang stabil dan bersih
- Power amplfier Class AB memiliki efisiensi yang rendah daripada SMPS, sehingga membutuhkan ketahanan power supply yang handal. Catu daya konvensional umumnya lebih kuat daripada SMPS karena jauh lebih sederhana, frekwensi rendah dan penggunaan komponen yang sedikit. Dengan demikian secara umum catudaya konvensional lebih cocok daripada SMPS untuk power Class AB. Tetapi desain SMPS yang baik bisa mengatasi kelemahannya, sehingga memiliki kehandalan yang setara.
Secara umum SMPS masih dapat digunakan untuk amplifier class AB dan sejenisnya tetapi dengan beberapa keterbatasan. Untuk mendapatkan kualitas suara yang optimal, amplifier class AB dan sejenisnya biasanya masih sering menggunakan catu daya konvensional. Baca juga : Kelebihan Kekurangan SMPS Dan Trafo Untuk Power Amplifier
Kesimpulan
Baik Half-bridge maupun full-bridge masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya. Tidak ada yang cocok untuk segalanya. Dengan memahami artikel diatas diharapkan anda bisa mengambil keputusan yang tepat untuk memilih yang mana. Mau mempergunakan yang manapun hasilnya niscaya akan bagus jika di sesuaikan dengan kebutuhan aplikasi.
SMPS adalah jenis catudaya yang terkenal sangat efisien daripada catudaya konvensional, yang rata-rata cocok untuk mendorong power amplifier class D. Namun dalam prakteknya, SMPS semakin banyak diaplikasikan untuk berbagai class dalam amplifier karena mengejar efisiensinya termasuk untuk amplifier class AB. Segala pengalaman dan jam terbang dalam pemakaian jenis catudaya akan lebih memberikan preferensi yang tepat. Jadi jangan pernah lelah untuk mencoba, dan bagikan artikel ini jika dirasa bermanfaat!
