Berdasarkan definisi, AC – DC Converter adalah catu daya yang merubah tegangan AC (bolak-balik) ke tegangan DC (searah).

Jadi konverter AC – DC memiliki variasi bentuk yang sangat banyak, ada yang menggunakan trafo 60 Hz (standar), ada yang menggunakan resistor bootsrap dan yang paling canggih tentu konverter AC-DC switching.

Disini akan dibahas secara singkat mengenai konverter AC DC switching menggunakan topologi Flyback dan Forward serta perbandingan masing – masing.

Seluruh konverter AC – DC bekerja dengan beberapa tahap berikut:

  1. Rectification (Penyearahan tegangan AC menjadi DC)
  2. Filtering (Menghaluskan tegangan DC)
  3. Regulating (Mengatur tegangan agar sesuai spesifikasi)

AC – DC Converter: Flyback Vs Forward | the atmojo

Secara umum rectification dilakukan dengan bantuan dioda bridge rectifier (dioda jembatan penyearah) dan hal ini berlaku untuk sistem switching maupun linear (standar). Perbedaan utamanya, pada konverter linear biasanya ditempatkan trafo step-down dulu untuk menurunkan tegangan yang notabene menambah volume total dari konverter. Sedangkan pada konverter AC DC switching, tegangan AC 220 Volt (default) langsung disearahkan menggunakan dioda bridge, jadi tanpa trafo step-down volume sistem akan lebih kecil.

Kemudian pada tahap filtering, konverter linear sedikit unggul karena tegangan kerjanya yang rendah sehingga kebutuhan kapasitornya pun lebih kecil dimensinya, harganya juga akan lebih murah. Pada konverter AC DC Switching karena bekerja pada tegangan yang lebih tinggi maka dimensi kapasitornya juga membengkak. Tapi trade-off nya, nilai kapasitansi kapasitor yang dibutuhkan tidak terlalu besar, dari beberapa literatur menyarankan hanya 1uF per Watt Output. Keluaran dari tahap ini sudah berupa tegangan DC.

Pada tahapan terakhir yaitu regulating, disini terletak perbedaan yang paling mencolok antara konverter switching dan linear… proses regulating pada konverter linear sangat sederhana, hanya membutuhkan beberapa komponen:

  1. Kapasitor Input
  2. IC Regulator
  3. Kapasitor Output

Dengan 3 komponen tersebut anda sudah bisa menghasilkan konverter AC DC yang bekerja dengan baik, ripple tegangan yang rendah, dan murah dengan efisiensi maksimum 50%.

Di sisi lain konverter switching membutuhkan lebih banyak komponen pendukung:

  1. PWM Controller (IC pengatur PWM)
  2. Transistor switching
  3. Rangkaian Snubber
  4. Transformer (Coupled Inductor) switching
  5. Rangkaian Filter
  6. Rangkaian Feedback

Kemudian dimana letak perbedaan topologi flyback atau forward? kedua topologi tersebut berbeda pada komponen poin 3 dan 4.

Akan dibahas komponen 4 terlebih dahulu yaitu Transfomer. Transformer pada dasarnya berfungsi untuk mentransfer energi melalui material magnetik. Perbedaan utama transformer standar 60 Hz dan transformer switching adalah material pembentuknya. Material yang digunakan pada aplikasi switching memiliki loss histeresis yang jauh lebih rendah.

Untuk topologi forward menggunakan transfomer sebagai medium transfer energi sedangkan topologi flyback menggunakan transformer untuk menyimpan energi(?). Ya menyimpan energi, karena sebenarnya transformer yang digunakan adalah coupled inductor alias transformer semu. Biasanya pada coupled inductor akan ditemukan air-gap yang berfungsi sebagai penyimpan energi magnetik.

Ditinjau dari segi biaya konstruksinya, transfomer flyback lebih murah dari forward. Lilitan dari transformer flyback maksimal 3 macam ( Primary, Secondary dan Bias) sedangkan transformer forward pada umumnya 4 macam ( Primary, Secondary, Bias dan Reset ). Karena kontribusi biaya transformer merupakan yang terbesar (30%), maka biaya produksi dari flyback akan lebih murah dari forward.

Untuk komponen poin 3 atau rangkaian snubber, pada rangkaian flyback sedikit lebih kompleks (mahal) dari rangkaian snubber forward. Rangkaian snubber untuk flyback terdiri dari beberapa alternatif:

  1. RC Snubber
  2. RCD Snubber
  3. TVS (Transient Voltage Suppressor)

Secara keseluruhan rangkaian snubber di atas bersifat lossy alias membuang energi sebagai panas. Alternatif yang paling menarik adalah menggunakan TVS, karena bisa menghemat tempat karena hanya satu komponen yang dibutuhkan, tetapi trade-off nya komponen ini agak susah ditemukan di pasaran (mis. Glodok-Jakarta, Jaya Plaza-Bandung). Cara termudah pesan online dari luar, tapi biaya pengirimannya juga mahal.

Untuk topologi Forward, rangkaian snubber yang digunakan sangat sederhana cukup sebuah dioda saja dengan rating ultrafast rectifier. Snubber yang digunakan juga bersifat energy conserving alias disimpan untuk dipergunakan pada sesi selanjutnya. Kesimpulannya rangkaian snubber forward lebih efisien dan lebih ‘dingin’ dibanding flyback.

Bagaimana memilih topologi yang tepat untuk aplikasi anda?

Sebagai aturan dasar (rule of thumbs) untuk aplikasi yang membutuhkan daya output kurang dari 100 Watt gunakan Flyback, jika lebih dari 100 – 500 Watt gunakan Forward . Tapi sekali lagi aturan ini tidak baku, hanya patokan standar saja. Jadi sah – sah saja jika anda menggunakan topologi forward pada aplikasi 50 Watt.

Selamat bereksperimen