penerapan sistem starter acg (alternating current generator) pada sepeda motor honda cb 100 tahun...
DESCRIPTION
sistem starter acg pada sepeda motor honda cb 100TRANSCRIPT
i
PENERAPAN SISTEM STARTER ACG (ALTERNATING CURRENT
GENERATOR) PADA SEPEDA MOTOR HONDA CB 100 TAHUN
1982
PROYEK AKHIR
Diajukan Kepada Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta
Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan
Guna Memperoleh Gelar Ahli Madya
Oleh
Ari Munandar
NIM. 08504244005
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK OTOMOTIF
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2015
ii
iii
iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
1. Dengan belajar, kita akan mengajar, dengan mengajar kita akan belajar.
2. Tugas kita bukanlah untuk berhasil, tugas kita hanyalah untuk mencoba,
karena dalam mencoba itulah kita akan menemukan dan belajar
membangun kesempatan untuk berhasil.
3. Orang yang berhenti akan menjadi pemilik masa lalu, orang-orang yang
masih terus belajar, akan menjadi pemilik masa depan.
4. Bertumbuh itu adalah ciri-ciri makhluk hidup. Berkembang adalah ciri-
ciri seorang manusia. Berkembang dimulai dari belajar.
5. "Barangsiapa yang tidak menyayangi, maka dia tidak akan disayangi."
(HR. Bukhari)
PERSEMBAHAN
1. Untukmu, ayah dan ibunda tercinta yang mengasihi dan menyayangiku.
2. Adikku yang telah memberikan dukungan semangatnya.
3. Seluruh keluargaku tercinta yang telah memberikan doa dan
dukungannya.
4. Teman-teman semua kelas C angkatan 2008 yang telah memberikan
semangatnya.
5. Teman-teman komunitas Honda CB Express dan komunitas Begundal
CB Chapter Yogyakarta yang memberikan dukungan dan motivasinya.
6. Anak-anak kos dhalang yang memberikan canda dan tawanya.
7. Segenap direksi dan karyawan PM-JHOH yang memberikan
sumbangan moril maupun material.
8. Sdr kodomo yang meluangkan waktu dan pikiran untuk meriset, hingga
terselesaikan tugas akhir ini.
9. Yoga Murdha Pratama yang selalu memberikan support kepada saya.
v
ABSTRAKPENERAPAN SISTEM STARTER ACG (ALTERNATING CURRENT
GENERATOR) PADA SEPEDA MOTOR HONDA CB 100 TAHUN1982
Oleh :Ari Munandar
Tujuan dari penerapan sistem starter type ACG (Alternating CurrentGenerator) adalah 1) merancang sistem starter type ACG (AlternatingCurrent Generator), 2) membuat sistem kontrol starter type ACG(Alternating Current Generator) pada sepeda motor Honda CB 100, 3)menguji hasil kinerja dari pemasangan sistem starter type ACG (AlternatingCurrent Generator) pada sepeda motor Honda CB 100 tahun 1982.
Proses pembuatan rangkaian pengontrol sistem starter type ACG(Alternating Current Generator) dan pemasangan rotor dan stator milikHonda Vario 125 ini meliputi beberapa tahap yaitu: 1) proses pemasanganrotor dengan melakukan proses pembubutan pada lubang poros pada rotordisesuaikan pada as poros milik sepeda motor Honda CB 100, 2) prosespemasangan stator dengan melakukan pengelasan alumunium pada posisidudukan stator sehingga dapat terpasang dan tidak bergesekan denganstator, 3) proses pembuatan rangkaian PCB (Printed Circuit Board)pengontrol sistem motor 3 phase dengan melakukan pembuatan rangkaianpada PCB (Printed Circuit Board) kosong, pembuatan pada pcb kosongdengan mencetak hasil pembuatan rangkaian pada kertas glosy lalu ditempelkan pada pcb kosong dan dilarutkan pada cairan FerryClorit (FeCl3),4) setelah proses pencetakan pada PCB (Printed Circuit Board) kosongdilakukan proses pelubangan pada posisi yang telah dicetak, 5) prosespemasangan komponen dilakukan pada posisi PCB (Printed Circuit Board)yang telah dilubangi dengan bor dan proses penyolderan pada kakikomponen menggunakan solder serta bahan tambah berupa timah.
Berdasarkan hasil pengukuran dan pengujian pada sistem starter typeACG (Alternating Current Generator) yang dilakukan dengan ampermeterdan tang ampere, di peroleh hasil pengukuran arus menggunakan tangampere sebesar 17,90 A pada saat start dan sebesar 13,60 A saat posisi idle.Hasil pengukuran menggunakan ampermeter DC di peroleh hasil 37,2 A,sedangkan model starter type konvesional di peroleh hasil di atas 50A.Sehingga penggunaan starter type ACG (Alternating Current Generator)lebih kecil daya dibandingkan dengan starter type konvensional.Berdasarkan hasil pengujian pada dua dosen ahli di bidang kelistrikan danteknik sepeda motor diperoleh hasil sangat baik pada lembar angketpenilaian.
Kata kunci : penerapan, sistem starter ACG, sepeda motor Honda CB 100
vi
KATA PENGANTAR
Puja dan puji syukur kehadirat Allah SWT, dengan rahmatNya
Laporan Proyek Akhir yang berjudul Penerapan Sistem Starter ACG
(Alernating Current Generator) pada sepeda motor Honda CB 100
Tahun1982 dapat dilaksanakan tanpa suatu halangan apapun, dan terus
memohon doa agar selalu terlaksana dengan baik, serta ketabahan hati untuk
dapat melaksanakannya sebaik mungkin, semaksimal mungkin.
Dalam penyelesaian Laporan Proyek Akhir ini, banyak sekali
kekurangan, keganjilan, kegundahan serta mengalami kesulitan dalam
penyelesaian Laporan Proyek Akhir ini, semua hanya karena keterbatasan
kemampuan yang dimiliki.
Dengan terselesaikannya laporan Proyek Akhir ini tidak terlepas berkat
bantuan, dukungan, saran, bimbingan serta arahan baik moral ataupun riil
dari berbagai pihak. Maka dalam Laporan Proyek Akhir ini tidak lupa
menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Rochmat Wahab, M.Pd., MA., selaku Rektor
Universitas Negeri Yogyakarta.
2. Bapak Dr. Moch. Bruri Triyono, Selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Negeri Yogyakarta.
3. Bapak Martubi, M.Pd, M.T, Selaku Ketua Jurusan Pendidikan Teknik
Otomotif Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta.
4. Bapak Agus Partawibawa, H., M.Pd, Selaku Pembimbing Akademik
kelas C angkatan 2008.
5. Bapak H. Lilik Chaerul Yuswono, M.Pd, Selaku Koordinator Proyek
Akhir Jurusan Pendidikan Teknik Otomotif Fakultas Teknik
Universitas Negeri Yogyakarta.
6. Bapak Noto Widodo, M.Pd, Selaku Pembimbing Proyek Akhir.
7. Segenap Dosen Pengajar di Jurusan Teknik Otomotif Fakultas Teknik
Universitas Negeri Yogyakarta yang telah memberikan ilmu serta
bimbingannya selama ini.
vii
8. Bapak dan ibu tercinta yang telah memberikan dorongan semua hal
demi terselesaikannya proyek akhir yang telah ditempuh.
9. Teman seperjuangan pecinta sepeda motor Honda CB 100.
10. Teman-teman semua kelas C angkatan 2008 yang telah memberikan
semangatnya.
11. Semua fihak yang telah membantu penulisan Laporan Proyek Akhir
ini, yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Besar harapan penulisan laporan Proyek Akhir ini dapat bermanfaat
bagi khalayak semua secara umum. Dan semoga membawa berkah ilmu
serta manfaat, amin.
Yogyakarta, Juni 2015
Penyusun
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN........................................................................ iii
SURAT PERNYATAAN ............................................................................... iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN................................................................. v
ABSTRAK ...................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR.................................................................................... vii
DAFTAR ISI .................................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ......................................................................................... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xvii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ................................................................................. 1
B. Identifikasi Masalah ......................................................................... 3
C. Batasan Masalah............................................................................... 4
D. Rumusan Masalah ............................................................................ 4
E. Tujuan.............................................................................................. 5
F. Manfaat ............................................................................................ 5
G. Keaslian........................................................................................... 5
BAB II PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH
A. Jenis-jenis Motor.............................................................................. 10
1. Motor AC.................................................................................. 10
2. Motor DC.................................................................................. 10
a. Brushed Motor................................................................... 11
b. Brushless Motor ................................................................ 11
c. Cara Kerja Motor BLDC................................................... 15
d. Hall Sensor ........................................................................ 18
e. Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa ............................. 20
ix
B. Sistem starter ACG (Alternating Current Generator) .................... 21
1. Komponen Sistem Starter ACG ............................................... 23
2. Skema Rangkaian Sistem Starter ACG ................................... 25
3. Cara Kerja Sistem Starter ACG................................................ 25
C. Komponen Sistem Rangkaian Kontrol Penggerak ......................... 26
1. Resistor .................................................................................... 26
2. Diode ....................................................................................... 29
3. Transistor ................................................................................. 29
4. Kondensator ............................................................................. 31
5. Mikrokontroller Atmega 328-pu ............................................. 32
6. Integrated Circuit (IC) ............................................................. 38
7. Liquid Cristal Display ............................................................. 40
8. Voltage Regulator .................................................................... 41
9. Hall Sensor A3141 .................................................................. 42
D. Pemograman ................................................................................... 43
BAB III KONSEP RANCANGAN
A. Identifikasi Kebutuhan ................................................................... 45
1. Rotor ........................................................................................ 45
2. Stator ........................................................................................ 45
3. Atmega328 .............................................................................. 46
4. MC33035DW .......................................................................... 46
5. Accu 12V 10ah ........................................................................ 46
B. Analisis Rancangan Kebutuhan ...................................................... 46
1. Perangkat Power Supply .......................................................... 46
2. Perangkat Mikrokontroler ....................................................... 46
3. Perangkat Hall Sensor ............................................................. 47
4. Rangkaian Driver Kontrol Motor 3 Phase ............................... 47
5. Modul High Voltage ................................................................ 47
C. Perancangan Komponen .................................................................. 47
1. Penggantian Rotor ................................................................... 47
2. Penggantian Stator ................................................................... 47
x
D. Perancangan Rangkaian................................................................... 48
1. Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ............................. 48
2. Perencanaan Rangkaian ........................................................... 49
a. Power Supply ........................................................................ 49
b. Wiring Diagram Rangkaian ACG (Alternating Current
Generator).............................................................................. 50
c. Rangkaian IC MC33035DW ................................................. 52
d. Rangkaian Driver Kontrol Module ....................................... 53
e. Rangkaian Module High Voltage .......................................... 54
E. Pembuatan Alat (Hardware) ........................................................... 55
1. Perangkaian Hardware ............................................................. 55
2. Layout PCB Driver Kontrol Motor 3 Phase ............................ 57
3. Layout PCB Rangkaian Module High Voltage ....................... 58
F. Perancangan Perangkat Lunak (Software)....................................... 60
G. Pengujian Alat ................................................................................ 64
H. Pengoprasian Alat ........................................................................... 65
I. Perencanaan Waktu ........................................................................ 65
J. Analisis Kalkulasi Biaya ................................................................ 65
BAB IV PROSES, HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Proses Perakitan dan Pembuatan .................................................... 67
1. Proses Pengukuran Awal.......................................................... 67
2. Proses Pemasangan Rotor dan Stator ....................................... 67
3. Proses Pembuatan Desain Rangkaian Motor 3 Phase .............. 68
4. Proses Pencetakan Rangkaian Pada PCB................................. 69
5. Proses Pelarutan PCB............................................................... 70
6. Proses Pengeboran PCB ........................................................... 71
7. Proses Pemasangan Komponen................................................ 72
8. Proses Penyolderan................................................................... 72
9. Proses Pemograman ................................................................. 73
B. Hasil Pengerjaan .............................................................................. 74
C. Pengujian ........................................................................................ 75
xi
1. Uji Fungsi Rangkaian Pengontrol ............................................ 76
a. Pengujian sistem switch ................................................... 76
b. Pengujian Sistem Elektronik ............................................. 77
1) Pengujian Arus ............................................................. 77
2) Pengujian Ampere ....................................................... 78
3) Pengujian Tegangan ..................................................... 79
4) Pengujian Tekanan Kompresi ...................................... 81
5) Perhitungan .................................................................. 82
2. Rancangan Penilaian ................................................................ 83
3. Pembahasan .............................................................................. 85
BAB V SIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan...................................................................................... 87
B. Keterbatasan ................................................................................... 88
C. Saran ................................................................................................ 89
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 90
LAMPIRAN.................................................................................................... 92
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Prinsip Kaidah Tangan Kiri Fleming ............................................. 8
Gambar 2. Prinsip Generator ........................................................................... 8
Gambar 3. Kontruksi Motor Brushed............................................................... 11
Gambar 4. Kontruksi Motor Brushless dengan Sensor Hall ............................ 14
Gambar 5. Wiring Diagram BLDC.................................................................. 16
Gambar 6. Tegangan Stator BLDC Motor....................................................... 16
Gambar 7. Sensor Hall dan Perubahan Sinyal PWM....................................... 19
Gambar 8. Komponen Sistem Starter ACG ..................................................... 22
Gambar 9. Magnet/Fly Whell .......................................................................... 23
Gambar 10. Stator ........................................................................................... 23
Gambar 11. Wiring Diagram Sistem Starter ACG........................................... 25
Gambar 12. Resistor ........................................................................................ 27
Gambar 13. Potensiometer .............................................................................. 28
Gambar 14. Trimpot......................................................................................... 28
Gambar 15. Diode ............................................................................................ 29
Gambar 16. Transistor...................................................................................... 30
Gambar 17. Kondensator ................................................................................. 32
Gambar 18. Konfigurasi Pin Atmega328 ........................................................ 32
Gambar 19. Blok Diagram Atmega328 .......................................................... 35
Gambar 20. Status Register Atmega328 ......................................................... 36
Gambar 21. Integrated Circuit.......................................................................... 39
Gambar 22. Konfigurasi Pin IC MC33035DW ............................................... 40
Gambar 23. Liquid Cristal Display .................................................................. 41
Gambar 24. Voltage Regulator ........................................................................ 42
Gambar 25. Konfigurasi Pin Pada Hall Sensor................................................ 43
Gambar 26. Diagram Blok ............................................................................... 48
Gambar 27. Blok Penurun Tegangan ............................................................... 49
Gambar 28. Wiring Diagram Rangkaian ......................................................... 50
Gambar 29. Rangkaian Sistem Minimum Atmega328 .................................... 51
xiii
Gambar 30. Rangkaian IC MC33035DW ....................................................... 52
Gambar 31. Rangkaian Driver Kontrol Module .............................................. 53
Gambar 32. Rangkaian Module High Voltage ................................................ 54
Gambar 33. Layout PCB ................................................................................. 57
Gambar 34. Layout PCB Rangkaian Module High Voltage ........................... 58
Gambar 35. Grafik Motor 3 Phase .................................................................. 59
Gambar 36. Tampilan Jendela program IDE Arduino 023.............................. 60
Gambar 37. Tampilan Tools Program Port Serial IDE Arduino...................... 60
Gambar 38. Posisi Rotor Pada Bagian Mesin Sebelah Kiri ............................. 68
Gambar 39. Penempatan Posisi Rotor.............................................................. 68
Gambar 40. Proses Pembuatan Desain Rangkaian ......................................... 69
Gambar 41. Hasil Print Rangkaian PCB.......................................................... 69
Gambar 42. Proses Pelarutan PCB................................................................... 70
Gambar 43. Hasil Setelah Pelarutan ............................................................... 71
Gambar 44. Proses Pengeboran PCB .............................................................. 71
Gambar 45. Proses Pemasangan Komponen ................................................... 72
Gambar 46. Proses Penyolderan ..................................................................... 72
Gambar 47. Proses pemograman...................................................................... 73
Gambar 48. Hasil Pemasangan Rotor Pada Sepeda Motor Honda CB 100 ..... 74
Gambar 49. Hasil Pemasangan Stator Pada Sepeda Motor Honda CB 100..... 74
Gambar 50. Hasil Pemasangan Semua Komponen Dalam Box ...................... 75
Gambar 51. Hasil Penempatan Box Komponen Starter................................... 75
Gambar 52. Diagram Switch Starter ................................................................ 76
Gambar 53. Pengukuran Arus Saat Posisi Awal.............................................. 77
Gambar 54. Pengukuran Arus Saat Posisi Idle ................................................ 77
Gambar 55. Pengukuran Arus Yang Menuju Rangkaian................................. 78
Gambar 56. Pengukuran Arus Starter Yamaha Vixion.................................... 78
Gambar 57. Pengukuran Arus Starter Honda Tiger ......................................... 78
Gambar 58. Pengukuran Tegangan Awal ........................................................ 79
Gambar 59. Pengukuran Voltage Drop Pada Saat Starter ............................... 79
Gambar 60. Pengukuran Keluaran Mikrokontroller ....................................... 80
xiv
Gambar 61. Pengukuran Tegangan yang Masuk Menuju Kontrol ................. 80
Gambar 62. Pengukuran Tekanan Kompresi .................................................. 81
Gambar 63. Pengukuran Tekanan Komprresi Pada Sepeda Motor
Honda CB 100 Tahun 1976 ............................................................................. 81
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Kode warna resistor ........................................................................... 27
Tabel 2. Analisis kebutuhan bahan ................................................................. 56
Tabel 3. Posisi Hall Sensor ............................................................................. 58
Tabel 4. Perencanaan waktu kegiatan ............................................................. 65
Tabel 5. Analisis kalkulasi biaya ..................................................................... 66
Tabel 6. Hasil pengujian ampere...................................................................... 79
Tabel 7. Jumlah lilitan dan rpm maksimum..................................................... 82
Tabel 8. Angket penilaian hasil akhir media.................................................... 84
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Angket Penilaian Sistem Starter
Lampiran 2. Surat Permohonan Validasi Angket
Lampiran 3. Kartu Bimbingan Proyek Akhir
Lampiran 4. Permohonan Pembimbing Proyek Akhir
Lampiran 5. Bukti Selesai Revisi
Lampiran 6. Data Sheet Komponen
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi di dunia otomotif
yang sangat pesat mengakibatkan berbagai jenis kendaraan pengeluaran
terbaru sangat banyak bermunculan dengan teknologi dan inovasi yang lebih
menarik, selain itu kendaraan tua masih banyak beroperasi atau masih
digunakan. Dilihat dari banyaknya keluaran terbaru tersebut kendaraan tua
sangat tertinggal teknologi maupun komponennya.
Kendaraan sepeda motor sport produksi Honda pada tahun 70-an yang
pada umumnya masih banyak peminat maupun masih banyak penggunanya.
Sepeda motor Honda CB 100 yang di produksi pada tahun 70-an yang masih
mempunyai banyak peminat membuat sepeda motor honda CB 100, sehingga
komponen pada sepeda motor membuat sepeda motor menurunkan performa
mesin maupun kenyamanan pada sepeda motor tersebut.
Sepeda motor Honda CB 100 yang masih menggunakan sistem kick
starter untuk menghidupkan mesin, membuat pengendara menjadi kurang
nyaman dalam menggunakan sepeda motor Honda CB 100. Penggunaan kick
starter membuat repot pada pengguna sepeda motor yang akan membuat
mengeluarkan tenaga untuk menghidupkan mesin sepeda motor.
2
Tenaga yang diperlukan untuk menggerakkan saat proses
menghidupkan mesin dengan menekan tuas/pedal kick starter membuat
pengendara sepeda motor menjadi repot dan berat, apabila mesin mati saat
berada di lampu merah dan posisi gigi perseneling masih masuk pengendara
harus menetralkan saat proses menghidupkan mesin kembali. Penggunaan
elektrik stater saat zaman itu hanya terdapat pada sepeda motor bebek dan
tidak pada kendaraan model sport. Sesuai dengan perkembangan teknologi
yang selalu berkembang, penambahan elektrik starter dirasa cukup untuk
mengatasi saat menghidupkan mesin yang tidak perlu dengan tenaga
pengendara itu sendiri.
Sepeda motor Honda CB yang mempunyai banyak peminat di kalangan
menegah maupun atas membuat sepeda motor ini menjadi primadona.
Banyaknya penggunaan sepeda motor Honda CB yang membuat si pengguna
itu sendiri ingin tampil beda maupun ingin tampil klasik dengan mengendarai
sepeda motor tua. Penggunaan sepeda motor tua yang ingin bernostalgia
dengan ayah atau kakek saat mengendarai Honda CB berkeliling kota.
Seiring dengan bertambahnya masa pakai kendaraan yang begitu lama
dari tahun 70-an membuat sistem suspensi kendaraan sepeda motor honda CB
mengalami banyak kerusakan dan membuat kenyamanan kendaraan tersebut
menjadi tidak layak pakai untuk di zaman sekarang. Sehingga banyak
pengendara sepeda motor melakukan modifikasi pada sepeda motor Honda
CB. Seiring dengan pemakaian sepeda motor Honda CB terdapat banyak
komunitas di seluruh Indonesia yang membuat para pengendara sepeda motor
3
Honda CB sering melakukan perjalanan jauh atau touring ke berbagai daerah
di Indonesia.
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan, maka
indentifikasi masalah dapat diuraikan sebagai berikut.
Berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi di dunia otomotif
yang sangat pesat mengakibatkan berbagai jenis kendaraan pengeluaran
terbaru sangat banyak bermunculan dengan teknologi dan inovasi yang lebih
menarik, selain itu kendaraan tua masih banyak beroperasi atau masih
digunakan. Dilihat dari banyaknya keluaran terbaru tersebut kendaraan tua
sangat tertinggal penggunaannya, baik dari segi teknologi maupun
komponennya. Apakah inovasi yang tepat untuk kendaraan tua agar dapat
digunakan seperti kendaraan yang moderen.
Kendaraan Honda CB 100 terbagi beberapa sistem seperti sistem
kelistrikan, sistem chasis, sistem engine. Tidak terdapatnya sistem starter
elektrik pada sepeda motor Honda CB 100 yang membuat kenyamanan
pengguna sepeda motor ini menjadi kurang nyaman pada sepeda motor Honda
CB 100. Sehingga perlunya inovasi pada sepeda motor Honda CB 100 agar
semua sistem dapat berfungsi dengan baik dan membuat pengendara menjadi
lebih nyaman saat mengunakan sepeda motor Honda CB 100.
Setelah penerapan inovasi pada sepeda motor Honda CB 100, perlu
dilakukan inovasi pada sistem kelistrikannya. Sepeda motor Honda CB 100
yang awal mulanya belum memiliki sistem elektrik starter akan di pasang
4
sistem starter elektrik. pemasangan sistem starter ini menggunakan stater type
ACG (Alternating Current Generator), model starter yang tidak menggunakan
dinamo stater melainkan menggunakan generator pembangkit listrik sebagai
sistem staternya. Oleh karena itu bagaimana proses pemasangan dan
pembuatan sistem starter ini. Setelah dilakukan pemasangan tipe starter ini
diketahui hasil yang didapat apakah penerapan type starter ini mampu
menghidupkan mesin atau penggunaan energi listrik yang berlabihan.
C. Batasan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan identifikasi masalah yang telah
diuraikan di atas perlu dilakukan pembatasan masalah untuk memfokuskan
pembahasan. Proyek Akhir ini dibatasi mengenai penerapan sistem starter
ACG (Alternating Current Generator) pada sepeda motor Honda CB 100
tahun 1982 dengan kapasitas mesin 100 cc.
Pada bagian model stater pembuatan komponen pendukung untuk
mengontrol sistem starter type ACG (Alternating Current Generator) ini
adalah pembuatan kontroler berbasis microcontroller.
D. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang, identifikasi masalah, dan batasan masalah
maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :
1. Bagaimana merancang sistem starter type ACG (Alternating Current
Generator) pada sepeda motor Honda CB 100 tahun 1982?
2. Bagaimana proses pengerjaan sistem starter type ACG (Alternating
Current Generator) pada sepeda motor Honda CB 100 tahun 1982?
5
3. Bagaimana hasil pengerjaan sistem starter type ACG (Alternating Current
Generator) pada sepeda motor Honda CB 100 tahun 1982?
E. Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah yang telah ditetapkan maka tujuan
Proyek Akhir ini adalah :
1. Merancang sistem starter type ACG (Alternating Current Generator).
2. Membuat sistem kontrol starter ACG (Alternating Current Generator).
3. Menguji hasil kinerja dari pemasangan sistem starter type ACG
(Alternating Current Generator) pada kendaraan Honda CB 100 tahun
1982.
F. Manfaat
Manfaat yang di dapat dari pelaksaan Proyek Akhir ini adalah sebagai
berikut :
1. Dapat merancang sistem starter type ACG (Alternating Current
Generator) pada sebuah kendaraan Honda CB 100 tahun 1982.
2. Dapat membuat kontrol penggerak sistem starter type ACG (Alternating
Current Generator) pada kendaraan Honda CB 100 tahun 1982.
3. Dapat mengetahui dan menguji hasil dari pemasangan sistem starter type
ACG (Alternating Current Generator) pada sepeda motor Honda CB 100
tahun 1982.
G. Keaslian Gagasan
Penerapan dan pemasangan sistem starter type ACG (Alternating
Current Generator) dilakukan dengan tujuan membuat inovasi pada sepeda
6
motor Honda CB 100 tahun 1982 yang awal mulanya belum memiliki sistem
starter elektrik. penggunaan model starter konvensioanal yang memerlukan
dinamo stater sehingga perlu dilakukan proses pembuatan tempat untuk
dinamo stater ini. Pemasangan sistem starter type ACG (Alternating Current
Generator) yang tidak menggunakan dinamo starter akan membuat sepeda
motor Honda CB 100 tahun 1982 memiliki starter elektrik namun seperti tidak
menggunakannya.
Perakitan dan pemasangan sistem starter type ACG (Alternating
Current Generator) merupakan gagasan dari mahasiswa UNY yang didasari
terjadinya kekurangan inovasi pada kendaraan Honda CB 100 tahun 1982
sehingga menurunkan nilai estetika kendaraan tersebut.
7
BAB II
PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH
Permasalahan agar lebih mudah diselesaikan apabila dilakukan pendekatan
pemecahan masalah terlebih dahulu. Oleh karena itu dalam penyusunan Proyek
Akhir ini perlu adanya pendekatan pemecahan masalah. Pendekatan pemecahan
masalah dijadikan acuan dalam mengerjakan permasalahan-permasalahan yang
ada pada kendaraan tersebut.
Bekerjanya suatu motor starter mempunyai banyak persamaan dengan
generator DC, tetapi dalam arah yang sebaliknya. Motor starter mengubah energi
listrik menjadi energi mekanik, sedangkan generator DC mengubah energi
mekanik menjadi energi listrik. Dalam kenyataannya, motor DC akan
menghasilkan tenaga listrik jika diputar secara mekanik, dan generator DC dapat
berputar (berfungsi) seperti motor (Jalius Jamma, dkk: 2008).
Motor bisa berputar jika diberi aliran arus berdasarkan prinsip berikut ini,
pada saat arus mengalir melewati konduktor (penghantar) A dan B yang berada
diantara kutub magnet, maka penghantar A dan B akan menerima gaya dorong
berdasarkan garis gaya magnet yang timbul dengan arah seperti pada gambar di
bawah ini.
8
Gambar 1.Prinsip kaidah tangan kiri Fleming(Jalius Jamma, 2008)
Arah arus yang masuk kebalikan dengan arah yang keluar sehingga gaya dorong
yang dihasilkan juga saling berlawanan. Oleh karena itu penghantar akan berputar
saat arus tersebut mengalir. Untuk membuat penghantar tetap berputar maka
digunakan komutator dan sikat (Jalius Jamma, dkk,112).
Prinsip generator adalah Meskipun gaya gerak listrik dihasilkan bila
sebuah penghantar diputar dalam medan magnet, sebenarnya besarnya gaya gerak
listrik (ggl) yang dihasilkan sangat kecil. Bila dua buah penghantar disambung
ujung ke ujung, maka akan timbul gaya gerak listrik pada keduanya yang tentu
saja ganda. Jadi, semakin banyak penghantar yang berputar dalam medan magnet
semakin besar pada gaya gerak listrik yang dihasilkan.
Gambar 2. Prinsip generator
9
Bila penghantar terbentuk dalam satu kumparan jumlah total gaya gerak
listrik yang dibangkitkan akan menjadi lebih besar, demikian juga besarnya tenaga
listrik (arus dan tegangan) yang dihasilkan. Generator membangkitkan tenaga
listrik dengan jalan memutarkan sebuah kumparan di dalam medan magnet.
Motor induksi terdiri atas dua bagian utama yaitu rotor dan stator. Ada dua
jenis rotor yaitu rotor sangkar dan rotor belitan. Stator dibuat dari sejumlah
stampings dengan slots untuk membawa gulungan tiga fase. Gulungan ini
dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu.
Stator merupakan bagian yang diam dari motor induksi tiga fasa, pada
bagian stator terdapat beberapa slot yang merupakan tempat kawat (konduktor)
dari tiga kumparan tiga fasa yang disebut kumparan stator, yang masing-masing
kumparan mendapatkan suplai arus tiga fasa, maka pada kumparan tersebut segera
timbul medan putar. Dengan adanya medan magnet putar pada kumparan stator
akan mengakibatkan rotor berputar, hal ini terjadi karena adanya induksi magnet
dengan kecepatan putar rotor sinkron dan kecepatan putar stator.
Konstruksi stator terdiri dari :
1. Rumah stator yang terdiri dari besi tuang
2. Inti stator yang terbuat dari besi lunak atau baja silikon
3. Terdapat slot untuk menempatkan kawat belitan
4. Belitan stator yang terbuat dari tembaga
10
Motor listrik adalah sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah
energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk,
misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor,
mengangkat bahan, dll. Prinsip kerja pada motor listrik, yaitu tenaga listrik diubah
menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik
menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnet. Sebagaimana kita ketahui
bahwa: kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak dan kutub-
kutub tidak senama akan tarik menarik. Maka kita dapat memeperoleh gerakan
jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar,
dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap.
A. Jenis-Jenis Motor
1. Motor AC
Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang
membalikkan arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor
listrik memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan "rotor". Stator
merupakan komponen listrik statis. Rotor merupakan komponen listrik
yang berputar.
2. Motor DC
Motor arus searah (Direct Current), menggunakan arus langsung
yang tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada
penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau
percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.
Secara umum motor DC dibagi atas 2 macam, yaitu :
11
a. Brushed Motor
Motor DC dengan sikat yang berfungsi sebagai pengubah arus
pada kumparan sedemikian rupa sehingga arah putaran motor akan
selalu sama
Gambar 3. Konstruksi Motor Brushed
sumber:http://www.orientalmotor.com/technology/articles/ABrushless
C-brushless-brushedmotors.html . Diakses pada tanggal 10 februari
2014.
b. Brushless Motor
Motor DC tanpa sikat (brush) menggunakan bahan
semikonduktor untuk merubah maupun membalik arah putarannya
untuk menggerakkan motor, serta tingkat kebisingan motor jenis ini
rendah karena putarannya halus. Tri Sutrisno, Himawan., Borian,
Pinto.: Kursi Roda Elektris. 2012.
BLDC motor atau dapat disebut juga dengan BLAC motor
merupakan motor listrik synchronous AC 3 fasa. Perbedaan pemberian
nama ini terjadi karena BLDC memiliki BEMF berbentuk trapezoid
12
sedangkan BLAC memiliki BEMF berbentuk sinusoidal. Walaupun
demikian keduanya memiliki struktur yang sama dan dapat
dikendalikan dengan metode six-step maupun metode PWM.
Dibandingkan dengan motor DC jenis lainnya, BLDC memiliki biaya
perawatan yang lebih rendah dan kecepatan yang lebih tinggi akibat
tidak digunakannya brush. Dibandingkan dengan motor induksi, BLDC
memiliki efisiensi yang lebih tinggi karena rotor dan torsi awal yang,
karena rotor terbuat dari magnet permanen. Walaupun memiliki
kelebihan dibandingkan dengan motor jenis lain, metode pengendalian
motor BLDC jauh lebih rumit untuk kecepatan dan torsi yang konsta,
karena tidak adanya brush yang menunjang proses komutasi dan harga
untuk motor BLDC jauh lebih mahal.
Secara umum motor BLDC terdiri dari dua bagian, yakni, rotor,
bagian yang bergerak, yang terbuat dari permanen magnet dan stator,
bagian yang tidak bergerak, yang terbuat dari kumparan 3 fasa.
Walaupun merupakan motor listrik synchronous AC 3 fasa, motor ini
tetap disebut dengan BLDC karena pada implementasinya BLDC
menggunakan sumber DC sebagai sumber energi utama yang kemudian
diubah menjadi tegangan AC dengan menggunakan inverter 3 fasa.
Tujuan dari pemberian tegangan AC 3 fasa pada stator BLDC adalah
menciptakan medan magnet putar stator untuk menarik magnet rotor.
Oleh karena tidak adanya brush pada motor BLDC, untuk
menentukan timing komutasi yang tepat pada motor ini sehingga
13
didapatkan torsi dan kecepatan yang konstan, diperlukan 3 buah sensor
Hall dan atau encoder. Pada sensor Hall, timing komutasi ditentukan
dengan cara mendeteksi medan magnet rotor dengan menggunakan 3
buah sensor hall untuk mendapatkan 6 kombinasi timing yang berbeda,
sedangkan pada encoder, timing ditentukan dengan cara menghitung
jumlah pole(kutub) yang ada pada encoder.
Pada umumnya encoder lebih banyak digunakan pada motor
BLDC komersial karena encoder cenderung mampu menentukan timing
komutasi lebih presisi dibandingkan dengan menggunakan sensor hall.
Hal ini terjadi karena pada encoder, kode komutasi telah ditetapkan
secara fixed berdasarkan banyak pole dari motor dan kode inilah yang
digunakan untuk menentukan timing komutasi. Namun karena kode
komutasi encoder ditetapkan secara fixed berdasarkan banyak pole
motor, suatu encoder untuk suatu motor tidak dapat digunakan untuk
motor dengan jumlah pole yang berbeda. Hal ini berbeda dengan sensor
hall. Apabila terjadi perubahan pole rotor pada motor, posisi sensor hall
dapat diubah dengan mudah. Hanya saja kelemahan dari sensor hall
adalah posisi sensor hall tidak tepat akan terjadi kesalahan dalam
penentuan timing komutasi atau bahkan tidak didapatkan 6 kombinasi
timing yang berbeda.
Beberapa keuntungan brushless DC motor dengan motor DC
dibandingkan dengan motor DC biasa, adalah:
14
1) Lebih tahan lama, karena tidak memerlukan perawatan terhadap
sikatnya.
2) Memiliki tingkat efisiensi yang tinggi.
3) Torsi awal yang tinggi.
4) Kecepatan yang tinggi, tergantung pada kekuatan medan magnet
yang dihasilkan oleh arus yang dibangkitkan dari kendali
penggeraknya
Walaupun brushless DC motor memiliki banyak kelebihan
dibandingkan dengan motor DC biasa, pengendalian brushless DC
motor lebih rumit untuk mengatur kecepatan dan torsi motor. Harga
brushless DC motor juga cukup mahal jika dibandingkan dengan motor
DC biasa. Dharmawan, Abe. Pengendali Motor DC Brushless dengan
Metode PWM Sinusoidal Menggunakan ATMega 16. 2009.
Gambar 4. Konstruksi Motor Brushless dengan Sensor HallSumber: http://www.orientalmotor.com/technology/articles/AC-brushless-brushedmotors.html. Diakses pada tanggal 10 februari 2014.
15
c. Cara Kerja Motor BLDC
Motor BLDC ini dapat bekerja ketika stator yang terbuat dari
kumparan diberikan arus 3 fasa. Akibat arus yang melewati kumparan
pada stator timbul medan magnet(B):
Dimana N merupakan jumlah lilitan, i merupakan arus, l merupakan
panjang lilitan dan merupakan permeabilitas bahan.
Karena arus yang diberikan berupa arus AC fasa, nilai medan
magnet dan polarisasi setiap kumparan akan berubah – ubah setiap saat.
Akibat yang ditimbulkan dari adanya perubahan polarisasi tersebut dan
besar medan magnet tiap kumparan adalah terjadinya medan putar
magnet dengan kecepatan Ns :
Dimana f merupakan frekuensi tegangan input dinyatakan dalam Hz per
satuan detik, p merupakan jumlah kutub (pole) pada rotor dan 120
didapat dalam 1 putaran (360) per 3 fasa motor. Ketika motor berputar
permanent magnet pada rotor bergerak melewati kumparan stator dan
menginduksi potensial listrik dalam kumparan tersebut, maka terjadinya
Bemf. Bemf berbanding lurus dengan kecepatan motor dan ditentukan
dalam KV.
16
Dimana RPM (Revolutions per Minute) dan KV menyatakan kecepatan
motor konstan diukur dalam RPM per volt.
Gambar 5. Wiring diagram BLDCSumber:http://circuitelec.blogspot.com/2009/07/brushless-dc-motors-theoryand-driver.html. Diakses pada tanggal 10 februari 2014.
Berdasarkan gambar 5, medan putar magnet stator timbul akibat adanya
perubahan polaritas pada stator U, V, dan W. Perubahan polaritas ini
terjadi akibat adanya arus yang mengalir pada stator.
Gambar 6. Tegangan stator BLDC MotorSumber: http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/20248993-R030970.pdf . Diaksespada tanggal 10 februari 2014.
17
Berdasarkan gambar 6, ketika stator U diberikan tegangan
negative maka akan timbul medan magnet dengan polaritas negative
sedangkan V dan W yang diberikan tegangan positif akan memiliki
polaritas positif. Akibat adanya perbedaan polaritas antara medan
magnet kumparan stator dan magnet rotor, sisi positif magnet rotor akan
berputar mendekati medan magnet stator U, sedangkan sisi negatifnya
akan berputar mengikuti medan magnet stator V dan W. Akibat
tegangan yang digunakan berupa tegangan AC sinusidal, medan magnet
stator U, V, dan W akan berubah – ubah polaritasnya dan besarnya
mengikuti perubahan tegangan sinusoidal AC. Ketika U dan V
memiliki medan magnet negative akibat mendapatkan tegangan
negative dan W memiliki medan magnet positif akibat tegangan positif,
magnet permanen rotor akan berputar menuju ke polaritas yang
bersesuaian yakni bagian negative akan berputar menuju medan magnet
stator W dan sebaliknya bagian positif akan berputar menuju medan
magnet stator U dan V.
Selanjutnya ketika V memiliki medan magnet negative dan U
serta W memiliki medan magnet positif, bagian positif magnet
permanen akan berputar menuju V dan bagian negative akan menuju U
dari kumparan W. Karena tegangan AC sinusoidal yang digunakan
berlangsung secara kontinyu, proses perubahan polaritas tegangan pada
stator ini akan terjadi secara terus menerus sehingga menciptakan
medan putar magnet stator dan magnet permanen rotor akan berputar
18
mengikuti medan putar magnet stator ini. Hal inilah yang menyebabkan
rotor pada BLDC dapat berputar. Dharmawan, Abe. Pengendali Motor
DC Brushless dengan Metode PWM Sinusoidal Menggunakan ATMega
16. 2009.
Secara umum brushless Motor dibagi menjadi 2, yaitu Sensored
dan Sensorles;
Sensored, brushless motor jenis ini dilengkapi dengan encoder dan
atau hall effect sensor yang berfungsi sebagai detektor pada medan
magnet, hall effect sensor akan menghasilkan sebuah tegangan yang
proporsional dengan kekuatan medan magnet yang diterima oleh
sensor tersebut. Motor jenis ini memiliki tingkat efisiensi yang tinggi
dan lebih halus pergerakannya dibanding dengan motor brushless
sensorless.
Sensorless, brushless motor jenis ini tidak dilengkapi dengan encoder
dan atau hall effect sensor, sehingga untuk mengetahui pergerakan
dari motor jenis ini biasa dilakukan dengan cara mendeteksi dari
BEMF dan zero-crossing.
d. Hall Sensor
Hall sensor atau hall-effect sensor merupakan sensor yang
digunakan untuk mendeteksi medan magnet. Hall-effect sensor akan
menghasilkan sebuah tegangan yang proporsional dengan kekuatan
medan magnet yang diterima oleh sensor tersebut.
19
Pada umumnya sensor ketiga sensor hall terpisah sebesar 120
derajat satu dengan yang lainnya walaupun pada kondisi khusus tidak.
Kondisi khusus pada motor bldc yang memiliki pole dalam jumlah
banyak (diatas 6 pole). Kelebihan dari sensor hall ini adalah peletakan
dari sensor hall tidak perlu terlalu presisi dengan rotor selain itu untuk
motor dengan pole yang berbeda cukup dengan menggeser letak sensor
hall tidak tepat satu dengan lainnya, misalkan pada motor 2 pole tidak
benar-benar 120 derajat satu dengan lainnya, kesalahan dalam
penentuan timing perubahan komutasi dapat terjadi, bahkan ada
kemungkinan tidak didapatkannya 6 kombinasi yang berbeda.
Dengan menggunakan tiga sensor hall akan didapatkan 6
kombinasi yang berbeda. Keenam kombinasi ini menunjukan timing
perubahan komutasi. Ketika dari ketiga sensor hall didapatkan
kombinasi tertentu, sinyal PWM pada suatu step harus diubah sesuai
dengan kombinasi yang didapatkan.
Gambar 7. Sensor hall dan Perubahan Sinyal PWMSumber: http://ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/00857a.pdf.Journal of AN857 Microchip Corp. Diakses pada tanggal 13 maret 2013.
20
Pada gambar 7 ketika hall sensor menunjukkan kombinasi
tertentu maka sinyal PWM akan berubah mengikuti kombinasi yang
telah ditentukan, misalkan kombinasi sensor hall menunjukkan 101,
maka PWM A dan B akan menyala sedangkan C akan floating,
kombinasi 001, PWM A dan C menyala sedangkan B floating, dan
seterusnya. Kondisi floating hanya terdapat pada metode PWM six-step.
e. Pinsip kerja motor induksi tiga fasa
Perputaran motor pada mesin arus bolak – balik ditimbulkan
oleh adanya medan putar (fluks yang berputar) yang dihasilkan dalam
kumparan statornya. Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator
dihubungkan dalam fasa banyak umumnya fasa 3. hubungan dapat
berupa hubungan bintang atau delta.
Ada beberapa prinsip kerja motor induksi (Zuhal : 2000) diantaranya:
1) Apabila sumber tegangan 3 fasa dipasang pada kumparan medan
(stator), timbullah medan putar dengan kecepatan dengan fs =
frekuensi stator (Stator line frequency) atau frekuensi jala-jala dan p
= jumlah kutub pada motor.
2) Medan stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor.
3) Akibatnya pda kumparan jangkar (rotor) timbul tegangan induksi
(ggl).
4) Karena kumparan jangkar merupakan kumparan tertutup, ggl (E)
akan menghasilkan arus (I).
21
5) Adanya arus (I) didalam medan magnet menimbulkan gaya (F) pada
rotor.
6) Bila kopel mula yng dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor besar akan
memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan
putar stator.
7) Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa tegangan induksi timbul
karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan putar
stator. Artinya agar tegangan terinduksi diperlukan adanya
perbedaan relatif antara kecepatan medan stator dengan kecepatan
berputar rotor.
B. Sistem starter ACG (Alternating Current Generator)
Merupakan sistem stater yang berbeda dengan model konvensional,
karena pada sistem stater ini tidak menggunakan dinamo starter pada
umumnya. Pada motor starter konvensional, motor berfungsi untuk
menggerakan crankshaft. Setelah engine menyala motor starter berhenti
berfungsi dan berganti menjadi generator untuk mengisi tegangan. Sementara
pada tipe konvensional ada penghubung berupa gigi dan coupling mekanis
yang menghubungkan antara shaft motor dan crankshaft. Proses hubung-
putus pada coupling terjadi secara mekanis, sehingga menimbulkan impact
dan bunyi mekanis. Jadi, saat engine menyala motor starter tidak lagi
berfungsi.
22
Gambar 8. komponen sistem starter ACG (Alternating Current Generator)(http://motor.otomotifnet.com/read/2012/03/20/329184/33/12/Teknologi-Honda-
Vario-Techno-125-bag2-Cara-Kerja-ACG-Starter)
Sistem starter ACG (Alternating Current Generator) yang
menggabungkan antara sistem starter elektrik dengan generator yang menjadi
satu paket. Rotor akan membuat magnet remanent sesuai dengan perintah ECU
(Elektronik Control Unit) sesuai dengan input sensor magnet yang terpasang
pada rotor, untuk memaksa rotor bergerak dengan mengandalkan induksi
magnet remanent pada stator agar mesin dapat melakukan siklus pembakaran.
Setelah mesin bergerak dan melakukan siklus pembakaran, rotor akan menjadi
generator untuk melakukan pengisian baterai dengan membuat medan listrik
yang dihasilkan oleh magnet permanent pada stator.
1. Komponen sistem stater ACG (Alternating Current Generator)
a. Baterai merupakan sebuah alat elektro-kimia yang dibuat untuk
mensuplai energi listrik tegangan rendah (pada sepeda motor
menggunakan 6 Volt dan atau 12 Volt) ke sistem pengapian, starter,
lampu dan komponen kelistrikan lainnya.
23
b. Rotor merupakan sistem kelistrikan di sepeda motor yang berfungsi
sebagai generator penghasil daya listrik. Magnet akan berputar
mengikuti putaran mesin yang di hasilkan oleh proses pembakaran.
Komponen yang terdapat dalam sebuah rotor meliputi dua buah magnet
yang mempunyai kutub yang berbeda. Kutub magnet permanet utara
dan selatan yang diletakkan dalam rotor berganti-ganti.
Gambar 9. magnet / fly whell(http://motor.otomotifnet.com/read/2012/03/20/329184/33/12/Teknologi-Honda-Vario-Techno-125-bag2-Cara-Kerja-ACG-Starter)
c. Stator merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang
dapat menginduksikan medan elektromagnetik kepada kumparan
rotornya.
Gambar 10. Stator
24
Konstruksi stator motor pada dasarnya terdiri dari bagian-bagian
berikut:
1) Rangka stator
2) Inti stator, dari besi lunak atau baja silicone
3) Alur, meruakan tempat meletakkan belitan (kumparan stator)
4) Kumparan stator dari tembaga
Stator ini terbentuk atas lapisan plat-plat tipis dengan sejumlah 18
pole yang tersusun melingkar, seperti jari-jari pada roda. Seutas kawat
tembaga dililitkan sebanyak sekian lilitan/putaran di tiap-tiap pole.
d. Sensor untuk menentukan waktu pembakaran, penyemprotan bahan
bakar dan durasi). Pada motor starter konvensional terdapat pick up
pada magnet atau flyweel, yang terdapat banyak pick up pada motor
PGM-FI. Tetapi pada sistem ACG-Starter, sensor tersebut berada pada
stator. Terdapat empat buah sensor, yaitu Hall IC(U), Hall IC( V) dan
Hall IC(W) serta PCB untuk menentukan posisi dari crankshaft yang
diterima ECM.
2. Skema rangkaian sistem stater ACG (Alternating Current Generator)
Skema rangkaian sistem starter milik Honda Vario 125 yang
dikontrol oleh ECM (Elektronik Control Module) untuk menggerakan
rotor. ECM (Elektronik Control Module) juga mengontrol relay untuk
melakukan proses starter dan proses pengisian baterai. Sehingga dalam
sistem ECM (Elektronik Control Module) terdapat kontrol sistem starter
25
dan sistem pengisian baterai yang menerima input Hall sensor yang
terdapat pada rotor.
Gambar 11. Wiring diagram sistem starter ACG(Service Manual Vario 125, 2013)
3. Cara kerja sistem starter ACG (Alternating Current Generator)
Saat mesin belum menyala dan pengendara menekan tombol
starter, ECU (Electronic Control Module) menerima sensor tersebut dan
mengarahkan arus listrik menuju ke 18 Kumparan dengan 3 Hall berbeda.
Ketika ada arus listrik searah (DC) mengalir pada lilitan kawat yang
memiliki inti besi akan muncul medan magnet (prinsip kerja pereangkat
elektromagnet). Karena dibagi menjadi 3 Hall, maka elektromagnet yang
muncul akan menghasilkan sifat tarik-menarik atau tolak-menolak. Setelah
itu, kutub elektromagnet tersebut akan bereaksi dengan magnet-magnet
permanen pada flywheel yang disusun dengan kutub-kutub berbeda pula.
Sehingga flywheel pun bergerak memutar dan otomatis memutar kruk as
dan piston pun bergerak naik turun. Saat engine sudah menyala maka
26
gerakan memutar crankshaft akan memutar rotor, medan magnet pada
rotor akan memotong coil stator, sehingga coil stator berfungsi sebagai
generator dan menghasilkan listrik.
C. Komponen Sistem Rangkaian kontrol Penggerak
Komponen dalam pembuatan kontrol untuk menggerakkan rotor agar
dapat berfungsi memutar poros engkol adalah sebagai berikut.
1. Resistor
Resistor adalah komponen elektronik dua kutub yang didesain untuk
mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu
(tahanan) dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua kutubnya,
nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yang mengalir.
Berdasarkan nilainya resistor dapat dibagi dalam 3 jenis yaitu
(Sutrisno, 1986:61):
a. Resistor tetap
Resistor tetap adalah resistor yang memiliki nilai hambatan yang
tetap. Tiap-tiap resistor dapat dioperasikan dengan daya maksimal
sesuai dengan batas kemmpuan daya yang dimiliki. Semakin besar
bentu fisik resistor, makin tinggi suhu yang bisa diterima resistor
tersebut. Resistor yang menggunakan bahan gulungan kawatakan
lebih besar bentuk dan nilai dayanya dibanding resistor dari bahan
karbon (Sutrisno, 1986:61).
27
Gambar 12. Resistor
Menurut sutrisno (1986:61) resistor berbahan karbon
menggunakan cincin sandi warna yang dicatkan pada badan resistor
untuk menyatakan nilai hambatannya. Cincin pertama adalah cincin
yang paling dekat dengan ujung resistor. Cincin 1, 2, dan ke 3
menyatakan nilai hambatan resistor. Sedangkan warna cincin ke 4
menyatakan toleransi. Cincin ke 4 hanya ada dua warna yaitu perak
untuk toleransi 10% dan ems untuk toleransi 5%.
Tabel 1. Kode Warna Resistor
WarnaCincin Ke
1 dan 2 3 4Hitam 0 x 1 1%Coklat 1 x 10 2%Merah 2 x 100 2%Jingga 3 x 1000Kuning 4 x 10000Hijau 5 x 100000Biru 6 x 1000000Ungu 7 x 10000000Abu-abu 8 x 100000000Putih 9 x 1000000000Emas - x 0.1 5%Perak - x 0.1 10%
28
b. Resistor tidak tetap (Variabel Resistor)
Variabel resistor ialah resistor yang nilai hambatanya dapat
dirubah akan tetapi memiliki batas maksimal nilai hambatannya.
Resistor yang termaksud dalam golongan variabel dalah
potensiometer dan trimpot.
1) Potensiometer
Resistor yang nilai hambatannya dapat diubah langsung dengan
cara memutar poros atau menggeser tuas.
Gambar 13. potensiometer
2) Trimpot
Resistor yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah dengan cara
memutar poros menggunakan obeng. Untuk mengetahui niai
hambatan maksimal dari suatu trimpot dapat dilihat dari angka
yang tercantum pada badan trimpot tersebut.
Gambar 14. Trimpot
29
2. Diode
Dioda merupakan suatu semikonduktor yag hanya dapat
menghantarkan arus listrik pada satu arah saja (Sutrisno, 1986:61).
Sebagai semikonduktor yang bahan pokok pembuatannya Germanium
(Ge) dan Silikon?Silsilum (Si).
Diode adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya
bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke
satu arah (kondisi panjar maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya
(kondisi panjar mundur). Diode dapat disamakan sebagai fungsi katup di
dalam bidang elektronika. Diode sebenarnya tidak menunjukkan
karakteristik kesearahan yang sempurna, melainkan mempunyai
karakteristik hubungan arus dan tegangan kompleks yang tidak linier dan
seringkali tergantung pada teknologi atau material yang digunakan serta
parameter penggunaan. Beberapa jenis diode juga mempunyai fungsi yang
tidak ditujukan untuk penggunaan penyearahan.
Gambar 15. Diode
3. Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat,
sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan,
30
modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi
semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau
tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat
akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Pada umumnya transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B),
Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya
Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar
daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output
Kolektor.
Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia
elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam
amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber
listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-
rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi.
Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga
berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian
lainnya
Gambar 16. Transistor
31
Transistor bipolar adalah jenis transistor yang paling banyak di
gunakan pada rangkaian elektronikan. Jenis-jenis transistor ini terbagi atas
3 bagian material semi konduktor yang terdiri dari dua formasi lapisan
yaitu lapisan P-N-P (Positif-Negatif-Positif) dan lapisan N-P-N (Negatif-
Positif-Negatif). Sehingga menurut dua informasi lapisan tersebut
transistor bipolar dibedakan kedalam dua jenis yaitu transistor PNP dan
transistor NPN.
Cara Kerja Transistor hampir sama dengan resistor yang mempunyai
tipe dasar modern. Tipe dasar modern terbagi menjadi 2, yaitu Bipolar
Junction Transistor atau biasa di singkat BJT dan Field Effect Transistor
atau FET. BJT dapat bekerja bedasarkan arus inputnya, sedangkan FET
bekerja berdasarkan tegangan inputnya.
4. Kondensator
Kondensator elektrolit atau Electrolytic Condenser ( sering disingkat
Elco) adalah kondensator yang biasanya berbentuk tabung, mempunyai
dua kutub kaki berpolaritas positif dan negatif, ditandai oleh kaki yang
panjang positif sedangkan yang pendek negatif atau yang dekat
tanda minus ( - ) adalah kaki negatif. Nilai kapasitasnya dari 0,47 µF
(mikroFarad) sampai ribuan mikroFarad dengan voltase kerja dari
beberapa volt hingga ribuan volt.
Berbagai macam lambang gambarlektrolit pada skema elektronika :
32
Gambar 17. Kondensator
5. Mikrokontroller AT mega 328-pu
Mikrokontroler ATmega328 memiliki 14 input digital output pin/(6
output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi serial,
ICSP header, dan tombol reset. Ini berisi semua fitur yang diperlukan
untuk mendukung mikrokontroler, cukup hubungkan ke komputer dengan
kabel USB to Serial atau listrik AC yang ke adaptor DC/baterai untuk
memulai.
Gambar 18. Konfigurasi Pin ATmega328(Datasheet ATmega328)
33
ATmega328 memiliki 28 pin yang masing-masing pin-nya memiliki
fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port ataupun sebagai fungsi yang
lain. Berikut akan dijelaskan tentang kegunaan dari masing-masing kaki
pada ATmega328.
a. VCC
Merupakan supply tegangan untuk digital.
b. GND
Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan
grounding.
c. Port B
Di dalam port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2.
Jumlah port B adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai dengan
pin B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input dan juga output.
Port B merupakan sebuah 8-bit bi-directional I/O port dengan
internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin yang terdapat pada
port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan
arus jika pull-up resistor diaktifkan. Jika ingin menggunakan
tambahan kristal, maka cukup menghubungkan kaki dari kristal ke
kaki pada pin port B. Namun jika tidak digunakan, maka cukup
dibiarkan saja. Penggunaan kegunaan dari masing-masing kaki
ditentukan dari clock fuse setting-nya.
34
d. Port C
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang di
dalam masing-masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin-nya
hanya 7 buah mulai dari pin C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai
keluaran / output, port C memiliki karakteristik yang sama dalam
hal kemampuan menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus
(source).
e. Reset / PC6
Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi
sebagai pin I/O. Untuk diperhatikan juga bahwa pin ini memiliki 20
karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang terdapat pada port
C. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini
akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang
masuk ke pin
ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum,
maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya
tidak bekerja.
f. Port D
Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up
resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain.
Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang
lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran
saja atau biasa disebut dengan I/O.
35
g. AVCC
Pada pin ini memiliki fungsi sebagai supply tegangan untuk ADC.
Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC
karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC pada
AVR tidak digunakan, tetap saja disarankan untuk menghubungkan
secara terpisah dengan VCC. Cara menghubungkan AVCC adalah
melewati low-pass filter setelah itu dihubungkan dengan VCC.
h. AREF
Merupakan pin referensi analog jika menggunakan ADC.
Gambar blok diagram ATmega328 pada gambar dibawah ini :
Gambar 19. Blok diagram ATmega328(Datasheet ATmega328)
36
Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai
hasil dari kebanyakan hasil eksekusi instruksi aritmatik. Informasi ini
dapat digunakan untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk
meningkatkan performa pengoperasian. Perlu diketahui bahwa register ini
diupdate setelah semua operasi ALU (Arithmetic Logic Unit). Hal tersebut
seperti yang telah tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian
Instruction Set Reference. Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat
membuang kebutuhan penggunaan instruksi perbandingan yang telah
didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan
dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara
otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika
menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal
tersebut harus dilakukan melalui software. Berikut adalah gambar status
register.
Gambar 20. Status Register ATmega328(Datasheet ATmega328)
Masing - masing bit yang terlihat di atas adalah berfungsi sebagai berikut :
i. Bit 7 (I)
Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya
semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi
individual akan dijelaskan pada bagian yang lain. Jika bit ini di-
reset, maka semua perintah interupsi baik yang individual maupun
37
yang secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan atau
cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi dijalankan dan akan
di-set kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-
reset melalui aplikasi dengan instruksi SEI dan CLI.
j. Bit 6 (T)
Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instructions BLD
(Bit LoaD) dan BST (Bit STore) menggunakan bit ini sebagai asal
atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. Sebuah bit dari
sebuah register dalam register file dapat disalin ke dalam bit ini
dengan menggunakan instruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini
dapat disalin ke dalam sebuah bit di dalam register pada register
file dengan menggunakan perintah BLD.
k. Bit 5 (H)
Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half
Carry dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam
aritmatik BCD.
l. Bit 4 (S)
Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif di
antara Negative Flag (N) dan Two’s Complement Overflow Flag
(V). S = N * V.
m. Bit 3 (V)
Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini
menyediakan fungsi aritmatika dua komplemen.
38
n. Bit 2 (N)
Merupakan bit Negative Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil
negative di dalam sebuah fungsi logika atau aritmatika.
o. Bit 1 (Z)
Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol
“0” dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.
p. Bit 0 (C)
Merupakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah carry
atau sisa dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.
6. Integrated Circuit (IC)
Integrated Circuit (IC) adalah suatu komponen elektronik yang
dibuat dari bahan semi conductor, dimana IC merupakan gabungan dari
beberapa komponen seperti Resistor, Kapasitor, Dioda dan Transistor yang
telah terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk chip kecil, IC
digunakan untuk beberapa keperluan pembuatan peralatan elektronik agar
mudah dirangkai menjadi peralatan yang berukuran relatif kecil.
Sebelum adanya IC, hampir seluruh peralatan elektronik dibuat dari
satuan-satuan komponen (individual) yang dihubungkan satu sama lainnya
menggunakan kawat atau kabel, sehingga tampak mempunyai ukuran
besar serta tidak praktis.
39
Kelemahan-kelemahan IC(Disanvantages)
Pada uraian sebelumnya nampak seolah-olah IC begitu sempurna
dibanding komponen elektronik konvensional, padalah tak ada sesuatu
komponen yang tidak memiliki kelemahan. Kelemahan IC antara lain
adalah keterbatasannya di dalam menghadapi kelebihan arus listrik yang
besar, dimana arus listrik berlebihan dapat menimbulkan panas di dalam
komponen, sehingga komponen yang kecil seperti IC akan mudah rusak
jika timbul panas yang berlebihan. Demikian pula keterbatasan IC dalam
menghadapi tegangan yang besar, dimana tegangan yang besar dapat
merusak lapisan isolator antar komponen di dalam IC Contoh kerusakan
misalnya, terjadi hubungan singkat antara komponen satu dengan lainnya
di dalam IC, bila hal ini terjadi, maka IC dapat rusak dan menjadi tidak
berguna.
Gambar 21. Integrated Circuit (IC)
IC MC33035DW merupakan IC yang berfungsi sebagai pengontrol
motor 3phase atau sering disebut dengan motor brushlees, pada model IC
ini terdapat pin input dan output. Fungsi dari IC ini sebagai pengontrol
motor 3 phase yang memerlukan input dari hall sensor untuk dapat
40
membuat induksi pada rotor, sehingga motor brushlees sering disebut
dengan motor sinkron.
Fungsi dari komponen ini berfungsi sebagai IC pengontrol motor
sinkron untuk membuat induksi magnet pada rotor dan hidup bergantian
sesuai input dari hall sensor. Berikut adalah pin dari IC MC33035DW
Gambar 22. Konfigurasi pin IC MC33035DW(Data sheet MC33035)
7. Liquid Cristal Display (LCD)
Modul LCD ini membutuhkan daya yang kecil dan dilengkapi
dengan panel LCD dengan tingkat kontras yang cukup tinggi serta
pengendali LCD CMOS yang terpasang dalam modul tersebut. Pengendali
mempunyai pembangkit karakter ROM/RAM dan display data RAM.
Semua fungsi display diatur oleh instruksi-instruksi, sehingga modul LCD
ini dapat dengan mudah dihubungkan dengan unit mikroprosesor. LCD
tipe ini tersusun sebanyak empat baris dengan 16 karakter.
41
Gambar 23. Liquid Cristal Display (LCD)
8. Voltage Regulator
Pengatur tegangan (voltage regulator) berfungsi menyediakan suatu
tegangan keluaran dc tetap yang tidak dipengaruhi oleh perubahan
tegangan masukan, arus beban keluaran, dan suhu. Pengatur tegangan
adalah salah satu bagian dari rangkaian catu daya DC. Dimana tegangan
masukannya berasal dari tegangan keluaran filter, setelah melalui proses
penyearahan tegangan AC menjadi DC.
Pengatur tegangan dikelompokkan dalam dua kategori, pengatur
linier dan switching regulator. yang termasuk dalam kategori pengatur
linier, dua jenis yang umum adalah pengatur tegangan seri (Series
Regulator) dan pengatur tegangan parallel (Shunt Regualtors). Dua jenis
pengatur di atas dapat diperoleh untuk keluaran tegangan positif maupun
negatif. Sedangkan untuk switching regulator terdapat tiga jenis
konfiguarsi yaitu, step-up, step-down dan inverting.
42
Gambar 24. voltage regulator
9. Hall Sensor A3141
Hall Sensor adalah transduser yang bervariasi tegangan output
sebagai respon terhadap medan magnet. Sensor efek Hall digunakan untuk
beralih kedekatan, posisi, kecepatan deteksi, dan aplikasi penginderaan
saat ini.
Dalam bentuk yang paling sederhana, sensor beroperasi sebagai
transduser analog, langsung kembali tegangan. Dengan medan magnet
diketahui, jarak dari pelat Balai dapat ditentukan. Menggunakan kelompok
sensor, posisi relatif dari magnet dapat disimpulkan.
Sensor Hall dikombinasikan dengan sirkuit yang memungkinkan
perangkat untuk bertindak digital (on / off) modus, dan dapat disebut
switch dalam konfigurasi ini. Sering terlihat dalam aplikasi industri seperti
silinder pneumatik yang digambarkan, mereka juga digunakan dalam
peralatan konsumen, misalnya beberapa printer komputer
menggunakannya untuk mendeteksi kertas hilang dan penutup yang
43
terbuka. Ketika keandalan yang tinggi diperlukan, mereka digunakan
dalam keyboard.
Hall sensor biasanya digunakan untuk waktu kecepatan roda dan
poros, seperti untuk mesin pembakaran internal yang waktu pengapian,
takometer dan sistem pengereman anti-lock. Mereka digunakan dalam
brushless DC motor listrik untuk mendeteksi posisi magnet permanen.
Dalam roda digambarkan dengan dua magnet sama spasi, tegangan dari
sensor akan mencapai puncaknya dua kali untuk setiap revolusi. Susunan
ini biasanya digunakan untuk mengatur kecepatan disk drive
Gambar 25. Konfigurasi pin pada Hall sensorSumber: http://ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/00857a.pdf.Journal of AN857 Microchip Corp. Diakses pada tanggal 13 maret 2013.
D. Pemograman
Selain perangkat mikrokontroler dan beberapa pendukung lainnya,
kontrol penggerak ini juga memerlukan softwear untuk memprogram
mikrokontroler. Adapun softwear yang digunakan adalah integrated
development environment (IDE) Arduino 023. IDE Arduino ini didukung
dengan library yang memudahkan penggunanya dalam membuat program
44
untuk 28 mikrokontroler. IDE Arduino 023 ini mampu berjalan di multi
platform.
Kelebihan yang dimiliki IDE Arduino 023 antara lain:
1. Merupakan IDE (Integrated Development Environment)
2. Mendukung standard bahasa C dan C++
3. Memiliki dukungan library yang lengkap
4. Memiliki fasilitas untuk meng-upload program langsung dari IDE
Arduino 023 tanpa menggunakan hardware tambahan
5. Memiliki fasilitas untuk menyalin kode program ke bahasa HTML
6. Memiliki fasilitas untuk menyalin kode program ke bahasa BB code
7. Mampu digunakan dengan dukungan software pihak kedua seperti
Processing
8. Memiliki fasilitas serial monitor tersendiri yang terintegrasi di dalam
IDE Arduino 023, sehingga dapat digunakan untuk membantu
pengecekan program yang menggunakan fasilitas komunikasi serial.
9. Memiliki kemampuan interfacing softwear dengan Python, Instan
Reality (X3D), Flash, Processing, PD (Pure Data), MaxMSP, VVVV,
Director, Ruby, C, Linux TTY, SuperCollider, Second Life, Squeak,
Mathematica, C++
(http://arduino.cc/playground/Main/InterfacingWithSoftwear)
45
BAB III
KONSEP RANCANGAN
Proses pengerjaan motor starter type ACG (Alternating Current
Generator) menggunakan konsep motor sinkron. Dalam pembuatan motor starter
type ACG (Alternating Current Generator) yang difokuskan atau ditekankan
adalah pengantian rotor dan stator milik sepeda motor Honda Vario 125 dan
pembuatan rangkaian kontrol penggeraknya.
A. Identifikasi Kebutuhan
Dalam perancangan pengontrol sistem stater type ACG (Alternating
Current Generator) adalah sebagai berikut:
1. Rotor
Rotor merupakan sistem kelistrikan di sepeda motor yang
berfungsi sebagai generator penghasil daya listrik. Magnet akan
berputar mengikuti putaran mesin yang di hasilkan oleh proses
pembakaran. Komponen yang terdapat dalam sebuah rotor meliputi dua
buah magnet yang mempunyai kutub yang berbeda. Kutub magnet
permanet utara dan selatan yang diletakkan dalam rotor berganti-ganti
2. Stator
Stator merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan
yang dapat menginduksikan medan elektromagnetik kepada kumparan
rotornya.
46
3. Atmega328
Merupakan IC program yang berfungsi sebagai pengendali
kontrol motor 3 phase untuk menjalankan perintah sesuai dengan
keadaan mesin yang diprogram bekerja saat posisi berhenti dan pada
saat 1200 RPM akan memutus.
4. MC33035DW
Fungsi dari komponen ini berfungsi sebagai IC pengontrol
motor sinkron untuk membuat induksi magnet pada rotor dan hidup
bergantian sesuai input dari hall sensor yang mengaktifkan mosfet pada
rangkaian driver kontrol module
5. Accu 12V 10ah
Sebagai sumber tegangan atau catu daya untuk memenuhi
kebutuhan arus listrik
B. Analisis Rancangan Kebutuhan
Berdasarkan identifikasi kebutuhan yang ada, maka diperlukan
beberapa spesifikasi dari komponen atau rangkaian sebagai berikut:
1. Perangkat Power Supply
Perangkat Power Supply yang digunakan berupa Accu 12V 10ah
2. Perangkat Mikrokontroler
Perangkat kendali mikrokontroller yang digunakan pada sistem
stater ACG (Alternating Current Generator) ini menggunakan
mikrokontroller Atmega328 sebagai perangkat mikrokontroller
pengendalinya.
47
3. Perangkat Hall Sensor
Perangkat Hall Sensor sebagai rangkaian untuk mengetahui posisi
magnet pada rotor yang berjumlah 12 magnet permanen.
4. Rangkaian driver kontrol motor 3 phase
Driver pengontrol motor 3 phase yang akan mengalirkan arus
listrik menuju stator sesuai dengan INPUT-an Hall Sensor. Driver
adalah interface yang digunakan sebagai pengendali komponen yang
memiliki tegangan kerja lebih besar atau lebih kecil dari tegangan kerja
pengendalinya yang difungsikan sebagai sinyal INPUT-an.
5. Modul high voltage
Modul ini berfungsi sebagai pengganti relay tegangan tinggi yang
hidup bergantian sesuai dengan Hall Sensor dan IC MC33035DW.
C. Perancangan Komponen
1. Penggantian Rotor
Pemasangan rotor milik Vario 125 yang kontruksinya berbeda
pada poros engkol milik sepeda motor Honda CB 100, sehingga
perlu modifikasi agar rotor dapat terpasang. Penggantian rotor agar
dapat terpasang pada poros engkol dengan membuat ketirusan rotor
Vario 125 agar dapat terpasang pada as poros engkol Honda CB 100.
2. Penggantian stator
Pemasangan stator milik Vario 125 menyesuaikan dengan
penutup rotor pada sepeda motor Honda CB 100, sehingga
48
pemasangan stator membuat posisi baut pada stator tersebut sesuai
dengan stator milik Vario 125.
D. Perancangan Rangkaian
1. Perancangan perangkat keras (hardware)
Rangkaian alat sistem starter type ACG (Alternating Current
Generator) Berbasis Mikrokontroler ATmega328 dan menggunakan IC
MC3303DW dan Hall sensor. Untuk mempermudah perancangan, maka
dibuat diagram blok yang dapat dilihat pada gambar 26.
Gambar 26. Diagram Blok
a. Cara kerja blok INPUT
Blok INPUT adalah Hall Sensor yang akan dibaca oleh RFID
reader dan data yang terbaca akan dicek dan diproses oleh
mikrokontroler apakah sesuai dengan posisi Hall Sensor.
MikrokontrolerATmega 328
Modul KontrolTegangan Tinggi
Hall Sensor3 phase
Power Supply
Stator
MC3303DW
49
b. Mikrokontroler ATmega328
Sistem kontrol yang digunakan adalah sistem mikrokontroler
ATmega328 dengan rancang bangun yang disesuaikan agar sesuai
dengan modul RFID yang digunakan.
c. Blok OUTPUT
Pada sistem ini memfungsikan 15 buah transistor sebagai OUTPUT
yang akan berperan sebagai pengeluaran daya lisrik.
2. Perencanaan Rangkaian
a. Power Supply
Power Supply sangat penting untuk menyuplai tegangan ke sistem
mikrokontroler dan rangkaian high voltage. Power Supply pada alat ini
menggunakan Accu 12V 10ah.
Gambar 27. Blok penurun tegangan
Gambar 27 merupakan bagian blok penurun tegangan dengan
fungsi menurunkan tegangan yang masuk melalui jack dc menggunakan
regulator 7805 yang akan menghasilkan tegangan 5 volt agar sesuai
dengan kebutuhan suplai sistem mikrokontroler dan hall sensor.
50
b. Wiring diagram rangkaian ACG (Alternating Current Generator)
Gambar 28. Wiring diagram rangkaian
Gambar di atas menunjukan bahwa komponen Atmega berfungsi
mengontrol IC MC33035DW untuk bekerja sesuai input sensor RPM
yang apabila di bawah 1200 RPM akan menghentikan relay. Apabila
RPM berada di posisi berhenti, akan mengaktifkan IC MC3303DW
untuk mengontrol driver kontrol module dan dilanjutkan menuju
kontrol motor 3 phase. Proses switching motor 3 phase di aktifkan oleh
IC MC33035DW yang di lanjukan menuju rotor secara bergantian
sesuai dengan input 3 Hall sensor.
51
Gambar 29. Rangkaian sistem minimum ATmega328 28 Pin.
Gambar 29 merupakan bagian dari sistem minimum
mikrokontroler ATmega328 yang berfungsi sebagai pengolah data
seluruh proses sistem. Pemograman dilakukan dengan mengisi perintah
saat posisi 0 RPM akan membuat relay menjadi on dan setelah 1200
RPM, putaran pada posisi stasioner yang berkisar 1500 RPM dan pada
saat posisi starter tersebut membuat mesin bisa hidup untuk melakukan
proses pembakaran.
52
c. Rangkaian IC MC33035DW
Gambar 30. Rangkaian Driver MC33035DW
Rangkaian diatas sebagai pengontrol Driver kontrol module
yang membutuhkan input dari 3 sensor Hall dan perintah dari IC
Atmega328 untuk menjalankannya dengan posisi RPM 0 serta switch
kopling dan start di tekan, maka akan memberikan low dan high kepada
driver kontrol module.
53
d. Rangkaian Driver Kontrol Module
Gambar 31. Rangkaian driver kontrol Module
Rangkaian berfungsi sebagai aktuator untuk menjalankan
switching pada rangkaian power yang berisi 10 transistor irf 3205 pada
tiap kutup motor 3 phase untuk hidup bergantian sesuai input hall
sensor yang diberikan oleh IC MC3303DW. Perintah switching
dilakukan oleh kapasitor yang mengisi tegangan 5 volt dari IC
MC33035DW dan akan memberikan input tegangan kepada module
high voltage.
54
e. Rangkaian Module High Voltage
Gambar 32. Rangkaian module high voltage
Rangkaian pada gambar 32 merupakan aktuator yang menerima
input dari driver kontrol module untuk menyuplai tegangan 12 volt dan
merubah arus DC menjadi arus setengah AC dengan bantuan mosfet
IRF3205 yang selanjutnya akan disalurkan menuju salah satu kutub pada
rotor. Perintah dari driver kontrol module memberikan input tegangan 5
volt untuk menjalankan module high voltage, fungsi dari rangkaian ini
sebagai pengubah arus juga sebagai relay arus tegangan tinggi yang
55
memberikan kepada rotor untuk membuat magnet remanent. Kapasitas
110A dan 200W pada setiap mosfet yang berjumlah 10 buah pada
masing-masing 3 buah kutup yang berbeda.
E. Pembuatan Alat (Hardware)
1. Rangkaian Hardware
a. Perangkaian rangkaian mikrokontroler ATmega328.
Bahan dan alat yang diperlukan antara lain :
1) Perangkat komputer
2) PCB (Printed Circuit Board) Fiber polos
3) FeCl3
4) Bor
5) Solder
6) Tenol
b. Proses perancangan rangkaian elektronik.
1) Merancang gambar skematik rangkaian
2) Mendesain Layout PCB (Printed Circuit Board) menggunakan
software EAGLE 6.5.0
3) Mencetak desain PCB (Printed Circuit Board)
4) Melarutkan PCB (Printed Circuit Board) menggunakan larutan
FeCl3
5) Mengebor PCB (Printed Circuit Board) sesuai layout desain PCB
(Printed Circuit Board)
56
6) Memasang dan menyolder komponen ke papan PCB (Printed
Circuit Board)
7) Melakukan pengujian
c. Berdasarkan komponen dalam rangkaian sistem kontrol starter ACG
(Alternating Current Generator) maka dapat dianalisa kebutuhan bahan
dalam proses pembuatan seperti dijelaskan pada tabel 2 yang meliputi:
Tabel 2. Analisis Kebutuhan Bahan
Nama Bahan Spesifikasi JumlahCapasitor 10n 6Capasitor 22p 2Capasitor polar 220uf/35v 3Capasitor ceramic 10n 1Capasitor ceramic 100n 4Capasitor polar 100uf/35 1Dioda 1n4148 4Dioda 1n4148DO35-7 3Ic1 Lm7812 1Ic2 Lm7805 1Ic3 Mc33035DW 1Ic4 4049N 1Ic5 Lm35CZ 1Ex-tal 16MHZ 1Resistor 10R 1Resistor 10K 19Resistor 10R 8Resistor 1k 10Resistor 100k 1Resistor 100R 7Resistor 4k7 2Resistor 2k2 1Resistor 68R 2Mikrokontroller ATMEGA328P 1Ic IRF2101 3Transistor mosfet IRF3205 30Trimpot 10k 2
57
2. Layout PCB driver kontrol motor 3 phase
Gambar 33. Layout PCB (Printed Circuit Board) driver kontrol motor 3
phase
Sedangkan bahan yang digunakan untuk membuat unit kontrol motor
3 phase:
a. PCB (Printed Circuit Board) polos
b. Komponen meliputi Atmega 328-pu, IC MC33035DW, Hall sensor
A3141, LCD (Liquid Crystal Display) dan komponen pendukung
lainnya.
c. Bateray dan box rangkaian
d. Kabel
e. Spicer dan mur baut
58
3. Layout PCB (Printed Circuit Board) Rangkaian module high voltage
Gambar 34. Layout PCB (Printed Circuit Board) Rangkaian power kontrol
Module
Rangkaian power yang berfungsi memberikan arus menuju rotor
sesuai dengan perintah switching driver kontrol module untuk membuat
magnet remanent pada rotor sehingga stator dan rotor akan tolak menolak
dan tarik menarik.
Tabel 3. Posisi hall sensor
59
Tabel hall sensor menunjukkan antara 2 phase A dan B menerima input
arus listrik positif dan negatif agar dapat membuat magnet remanent pada
rotor, sehingga akan muncul grafik pada gambar di bawah ini
Gambar 35. Grafik motor 3 phase
Sedangkan bahan yang digunakan untuk membuat unit driver kontrol
Module:
a. PCB (Printed Circuit Board) polos
b. Komponen Transistor IRF 3205 berjumlah 30 buah, masing-masing
kutub terdapat 10 buah Transistor.
c. Resistor
d. Kabel
Layout PCB (Printed Circuit Board) Driver solenoid diperlukan untuk
memudahkan dalam penggunaannya. Layout ini dibuat menggunakan
software Eagle.
60
F. Perancangan Perangkat Lunak (Software)
Aplikasi dan modifikasi syntac perangkat lunak pada mikrokontroler
ATmega328 ini dimaksudkan untuk membuat database terprogram yang
berisi serial ID dari tag card yang digunakan dan melakukan proses
pengolahan data masukan menjadi perintah untuk proses penguncian oleh
solenoid. Hal yang dilakukan berupa inisialisasi dan penulisan listing
program.
1. Inisialisasi model mikrokontroller yang digunakan pada gambar di bawah
ini:
Gambar 36. Tampilan Jendela Program IDE Arduino 023
2. Inisialisasi port serial
Gambar 37. Tampilan tools Program port serial IDE Arduino 023
61
3. Dasar-Dasar Program
a. Void setup()
Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah
mikrokontroler dijalankan atau di-reset. Merupakan bagian persiapan
atau inisialisasi program.
b. Void loop()
Berisi kode program yang akan dijalankan terus-menerus. Merupakan
untuk program utama
c. Instruksi percabangan if dan if-else Instruksi if dan if-else akan menguji
apakah kondisi tertentu dipenuhi atau tidak. Jika tidak dipenuhi, maka
instruksi berikutnya akan dilompati, tetapi jika dipenuhi, maka instruksi
berikutnya akan dijalankan.
d. Instruksi perulangan for-loop
Perulangan for-loop akan membuat perulangan pada bloknya dalam
jumlah tertentu, yaitu sebanyak nilai counter-nya.
e. Input Output Digital
1) pinMode()
Ditempatkan di void setup(), digunakan untuk mengatur sebuah kaki
I/O digital, untuk dijadikan INPUT atau OUTPUT, dengan format
penulisan sebagai berikut :
pinMode(3,OUTPUT); // menjadikan D3 sebagai OUTPUT
62
2) digitalRead()
Digunakan untuk membaca sinyal digital yang masuk, digunakan
instruksi digitalRead(), dengan format penulisan sebagai berikut :
int tombol=digitalRead(2); //membaca sinyal masuk di D2
3) digitalWrite()
Digunakan untuk mengeluarkan sinyal digital, dengan format
penulisan sebagai berikut :
digitalWrite(3,HIGH); //mengeluarkan sinyal HIGH di D3
f. Komunikasi
1) Instruksi Serial.begin()
Digunakan untuk mengatur baudrate atau kecepatan komunikasi,
umumnya nilainya adalah 9600
2) Instruksi Serial.available()
Digunakan untuk mendapatkan jumlah karakter atau byte yang telah
diterima di serial port.
3) Instruksi Serial.read()
Digunakan untuk membaca data yang telah diterima di serial port
4) Instruksi Serial.print()
Digunakan untuk mencetak data ke serial port.
5) Instruksi Serial.write()
Digunakan untuk mengirimkan data dalam bentuk biner, satu byte data
setiap pengiriman.
63
4. Fungsi Program Utama
Fungsi Program Utama#include <NewSoftSerial.h>#define rxPin 2#define txPin 3NewSoftSerialrfid = NewSoftSerial( rxPin, txPin );#define ledPin 13#define unlockSeconds 2
Dalamblok proses ini merupakan inisialisasi awal program,penggunaan library dan pendefinisian pin yang digunakan/ konektorRFID dan mikrokontrolerl.
intnumberOfTags = sizeof(allowedTags)/sizeof(allowedTags[0]);intincomingByte = 0;
Serial data yang masuk (tag velue ) disimpang di incomingbyte.
byte tagBytes[6];char tagValue[10];if((val = rfid.read()) == 2) bytesRead = 0;while (bytesRead< 12) val = rfid.read();if (bytesRead< 10)tagValue[bytesRead] = val;
Proses program untuk membaca digit ID dari tag card yang masukkemudian di cacah/ RFID secanning data.
else // jikaselain databaseSerial.println("Tag not authorized"); // cetak Tag not authorizedSerial.println();rfid.flush(); // meresetisi data serialbytesRead = 0; // byteReaddiisinol
64
Kondisi program dimana tidak ada ID yang terbaca kesesuiannyadengan ID yang ada pada database.
Fungsi Program Utamavoid unlock() digitalWrite(ledPin, HIGH);digitalWrite(futureOutput, HIGH);delay(unlockSeconds * 1000);digitalWrite(futureOutput, LOW);digitalWrite(ledPin, LOW);
Proses program saat ID cocok dengan database, mengaktifkan pinledpin pada solenoid dan diberikan tunda selama 2 detik / solenoidaktif.
G. Pengujian Alat
Pengujian alat dilakukan untuk mendapatkan data penelitian. Dalam
pengujian alat ini dilakukan dengan dua pengujian, yaitu :
1. Uji fungsional
Pengujian dilakukan dengan cara menguji setiap bagian alat
berdasarkan karakteristik dan fungsi masing-masing. Pengujian
dilakukan untuk mengetahui apakah setiap bagian dari perangkat telah
bekerja sesuai dengan fungsi dan keinginan.
2. Uji unjuk kerja
Pengujian unjuk kerja alat dilakukan dengan cara melihat unjuk kerja
sistem starter. Pengujian dilakukan untuk mengetahui bekerjanya sistem
starter dengan diuji pada dosen ahli pada bidangnya masing-masing.
65
H. Pengoprasian Alat
Pengoperasian alat ini dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1. Pastikan alat terhubung dengan tegangan DC 12V yang sudah
diturunkan menggunakan IC regulator 7805 menjadi 5V.
2. Hubungkan rangkaian Hall sensor, mikrokontroler ATmega 328, dan
driver kontrol module.
3. Pastikan terminal pada accu dan pada driver kontrol terhubung dengan
baik.
I. Perencanaan Waktu
Sebelum pengejaan dilaksanakan diperlukan perencanaan waktu
pengerjaan agar proses pengerjaan dapat diselesaikan tepat waktu dan
menghasilkan rangkaian sesuai yang diinginkan. Perencanaan waktu dapat
dilihat pada tabel 3.
Tabel 4. Perencanaan Waktu Kegiatan
J. Analisis Kalkulasi Biaya
Kebutuhan bahan baku dalam proses pembuatan rangakaian sistem
starter ACG (Alternating Current Generator) semuanya berasal dari
No Kegiatan Bulan I Bulan II Bulan III Bulan IV1 Perencanaan2 Pengukuran3 Persiapan bahan4 Perancangan desain5 Pengerjaan6 pengujian7 Pembuatan Laporan8 Ujian Proyek Akhir9 Revisi Laporan
66
individu. Adapun kebutuhan bahan baku serta komponen-komponen yang
dibutuhkan untuk pembuatan rangkaian sistem starter ACG (Alternating
Current Generator) rinciannya dapat dilihat pada tabel 5.
Tabel 5. Analisis Kalkulasi BiayaNama Bahan Spesifikasi Jumlah Harga
Capasitor 10n 6 @500 3000Capasitor 22p 2 @100 200Capasitor polar 220uf/35v 3 @1000 3000Capasitor ceramic 10n 1 @500 500Capasitor ceramic 100n 4 @1000 4000Capasitor polar 100uf/35 1 @1000 1000Dioda 1n4148 4 @300 1200Dioda 1n4148DO35-7 3 @500 1500Ic1 Lm7812 1 @3000 300Ic2 Lm7805 1 @3000 3000Ic3 Mc33035DW 1 @50000 50.000Ic4 4049N 1 @5000 5.000Ic5 Lm35CZ 1 @15000 15.000Ex-tal 16MHZ 1 @4000 4.000Resistor 10R 1 @50 50Resistor 10K 19 @50 950Resistor 10R 8 @ 50 400Resistor 1k 10 @50 500Resistor 100k 1 @50 50Resistor 100R 7 @50 350Resistor 4k7 2 @50 100Resistor 2k2 1 @50 50Resistor 68R 2 @50 100Mikrokontroller ATMEGA328P 1 60.000Ic IRF2101 3 @50000 150.000Transistor IRF3205 30 @8000 240.000Trimpot 10k 2 @2000 4000Relay NO.NC 4 @3000 140000Las alumunium 50.000Bubut rotor 50.000Rotor Vario 125 1 320.000Stator Vario 125 1 450.000
Jumlah 1.560.950
67
BAB IV
PROSES, HASIL, DAN PEMBAHASAN
A. Proses Perakitan dan Pembuatan
Ada beberapa proses yang harus dilaksanakan dalam perakitan dan
pemasangan komponen sistem starter ACG (Alternating Current Generator)
adalah sebagai berikut:
1. Proses Pengukuran Awal
Proses pengkuran awal dilakukan guna mengetahui perbedaan
komponen yang terdapat pada sepeda motor Honda CB 100 dan Honda
Vario 125, komponen seperti rotor dan stator pada kedua sepeda motor ini
berbeda ukuran dan posisi baut pengikatnya. Pengukuran awal yang
dilakukan bertujuan untuk mengetahui posisi rotor dan stator milik Honda
Vario 125, kemudian rotor dan stator akan di aplikasikan pada sepeda
motor Honda CB 100.
2. Proses Pemasangan Rotor dan Stator
Proses mengapikasikan rotor milik Honda Vario 125 dengan
memperbesar lubang pada rotor dengan melakukan pembubutan lubang
tengah pada rotor, sehingga dapat terpasang di sepeda Honda CB 100.
Pembuatan tonjolan pick up pulser pada rotor milik Honda Vario 125 yang
bertujuan sebagai sinyal pengapian. Model pengapian pada sepeda motor
Honda CB yang masih menggunakan type CDI akan memerlukan tonjolan
pick up pulser sebagai sinyal CDI untuk memercikkan bunga api pada
busi.
68
Gambar 38. Posisi rotor pada bagian mesin sebelah kiri
Gambar 39. Penempatan posisi stator
Proses pemasangan rotor dengan menggabungkan dua buah bak
penutup magnet menggunakan las alumunium dan melakukan pembubutan
agar dapat terpasang di sepeda motor Honda CB 100, serta pembuatan
lubang untuk dilalui kabel rotor serta pembuatan penempatan pulser.
3. Proses Pembuatan Desain Rangkaian Motor 3 Phase
Proses pembuatan desain rangkian berfungsi untuk menata letak
komponen-komponen elektronik. Proses ini menggunakan software
EAGLE 6.5.0
69
Gambar 40. Proses pembuatan desain rangkaian keseluruhan sistem starter
(Alternating Current Generator)
4. Proses pencetakan pada PCB (Printed Circuit Board) polos
Proses pencetakan PCB (Printed Circuit Board) dimulai dari
merancang rangkaian dengan software EAGLE, kemudian dicetak dengan
kertas glosy atau kertas untuk mencetak foto.
Gambar 41. Hasil print rangkaian PCB (Printed Circuit Board)
70
5. Proses pelarutan PCB (Printed Circuit Board)
Proses pelarutan PCB (Printed Circuit Board) merupakan
melarutkan tembaga yang menempel PCB (Printed Circuit Board) polos,
proses pelarutan ini menggunakan larutan FerryClorit (FeCl3) yang akan
memisahkan bagian yang tidak terkena cetakan pada kertas glosy.
Gambar 42. Proses pelarutan PCB (Printed Circuit Board)
Pelarutan PCB (Printed Circuit Board) menggunakan FerryClorit
(FeCl3) dilakukan dengan mengoyang larutan pada loyang untuk membuat
PCB (Printed Circuit Board) terkikis oleh larutan tersebut. Larutan
FerryClorit (FeCl3) dilarutkan menggunakan air panas dan dilakukan
berulang kali hingga jalur pada PCB (Printed Circuit Board) menghilang
yang tidak tertempel pada kertas glosy.
71
Gambar 43. Hasil setelah pelarutan
6. Proses pengeboran PCB (Printed Circuit Board)
Proses pengeboran seperti pada gambar 64 dilakukan agar kaki
komponen dapat disolder dan menempel pada PCB (Printed Circuit
Board). Mata bor yang digunakan dalam proses pengeboran yaitu M 10, M
0,8, dan M 0,6.
Gambar 44. Proses pengeboran PCB
72
7. Proses pemasangan komponen
Pemasangan komponen elektronik dalam rangkaian starter ACG
(Alternating Current Generator) dengan bagian yang telah dilubangi,
sehinga kaki komponen bisa berdekatan pada bagian PCB (Printed Circuit
Board) yang mempunyai bagian tembaga.
Gambar 45. Proses pemasangan komponen
8. Proses penyolderan
Penyolderan merupakan proses penyambungan antara komponen
elektronik dengan bagian PCB (Printed Circuit Board) yang terdapat
bagian tembaga dengan bahan timah sebagai bahan tambah dalam proses
penyambungan.
Gambar 46. Proses penyolderan
73
9. Proses pemograman
Proses pemograman merupakan proses memasukkan perintah
dalam dalam komponen elektronik agar dapat bekerja sesuai dengan
fungsinya. Pemograman pada pembuatan sistem starter ACG (Alternating
Current Generator) sangat pendting posisinya, sistem starter ACG
(Alternating Current Generator) merupakan tipe motor sinkron yang
dimana setiap posisi akan terbaca oleh sensor dan dilanjutkan dengan
aktuator.
Gambar 47. Proses Pemograman
74
B. Hasil Pengerjaan
Setelah semua proses pengerjaan selesai dikerjakan, maka didapat
hasil pemasangan rotor dan stator Honda Vario 125 serta hasil pemasangan
komponen pengontrol sistem starter type ACG (Alternating Current
Generator) yang dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 48. Hasil pemasangan rotor pada sepeda motor Honda CB 100
Gambar 49. Hasil pemasangan stator pada sepeda motor Honda CB 100
75
Gambar 50. Hasil pemasangan semua komponen dalam box
Gambar 51. Hasil penempatan box komponen sistem starter
C. Pengujian
Proses pengujian sistem starter type ACG (Alternating Current
Generator) dilakukan setelah selesainya pembuatan rangkaian pengontrol
76
motor 3phase, guna mengetahui kinerja sistem starter yang telah dibuat.
Selain itu dengan dilakukannya pengujian sistem starter dapat diketahui
tingkat keberhasilan pembuatan rangkaian, kelebihan dan kekurangan pada
sistem tersebut.
Berikut ini merupakan proses pengujian dan hasil pengujian dari
pembuatan rangkaian kontrol motor 3phase sebagai motor starter type ACG
(Alternating Current Generator).
1. Uji fungsi rangkaian pengontrol
a. Pengujan sistem switch
Sistem ini switch bertujuan untuk memulai proses saat
menstarter dengan menekan tombol swicth kopling dan switch starter
secara bergantian. Bekerjanya relay starter selama RPM dibawah
1400, jika putaran mesin di bawah 1400 rpm maka relay masih
bekerja menyambungkan rangkaian kontrol dengan stator. Berikut
adalah skema rangkaian sistem switch
Gambar 52. Diagram Switch Starter
77
b. Pengujian sistem Elektronik
Pengujian sistem rangkaian elektronik ini meliputi tegangan
keuaran yang menuju relay, Hall sensor, dan arus yang mengalir
menuju rotor.
1) Pengujian arus yang mengalir menuju rotor
Gambar 53. Pengukuran arus saat posisi awal (start)
Gambar 54. Pengukuran arus saat posisi idle
78
2) Pengujian Ampere
Pengukuran arus pada sepeda motor yang di pasang starter ACG
Gambar 55. Pengukuran arus yang menuju rangkaian
Pengukuran arus sistem starter konvensional pada sepeda motor
Yamaha Vixion
Gambar 56. Pengukuran arus starter Yamaha Vixon
Pengukuran arus sistem starter konvensional pada sepeda motor
Honda Tiger
Gambar 57. Pengukuran arus starter Honda Tiger
79
Tabel 6.Hasil pengujian ampere
No Model sepeda motor Ampere
1 Honda CB 100 ACG 37,2 A
2 Yamaha Vixion 83,9 A
3 Honda Tiger 2000 92,6 A
3) Pengujian tegangan
Gambar 58. Pengukuran tegangan awal
Gambar 59. Pengukuran voltage drop pada saat starter
Pengukuran penurunan tegangan saat starter pada baterai
menunjukkan tegangan sebesar 11.51 volt.
80
Gambar 60. Pengukuran keluaran mikrokontroller
Pengukuran tegangan keluaran mikrokontroller
menunjukkan tegangansebesar 4,92 volt. Sehingga diperoleh
prosentase eror sebesar:
Gambar 61. Pengukuran tegangan yang masuk menuju kontrol
81
4) Pengukuran tekanan kompresi
Gambar 62. Pengukuran tekanan kompresi pada sepeda motor
yang di pasang starter ACG
Gambar 63. Pengukuran tekanan kompresi sepeda motor Honda
CB 100 tahun 1976
Pebandingan kompresi dari kedua sepeda motor untuk
mengetahui tekanan tekanan yang diterima piston yang
berpengaruh terhadap beban yang diterima
82
5) Perhitungan
Tabel 7. jumlah lilitan dan Rpm maksimum
jumlah pole Rpm
60 Hz
Jumlah pole Rpm
50 Hz 2 3000
2 3600
4 1500
4 1800
6 1000
6 1200
8 750
8 900
10 600
10 720
12 500
12 600
14 428
14 514
16 375
16 450
18 334
18 400
Tabel diatas menunjukkan bahwa jumlah pole berpengaruh
terhadap putaran motor sinkron, perhitungan di bawah ini
menunjukkan motor dengan 60 Hz mempunyai 6 kutub.
Dimana
NS= kecepatan sinkron (rpm)
NR= kecepatan rotor (rpm)
F = Frequensi rotor current (Hz)
83
P = Jumlah pole
Perhitungan Watt/Daya sistem starter ACG (Alternating Current
Generator)
Perhitungan Watt/Daya sistem starter Yamaha Vixion
Perhitungan Watt/Daya sistem starter Honda Tiger
Dimana:
A= Amper
V= Voltase
2. Rancangan Penilaian
Rangcangan penilaian hasil pembuatan kontrol sistem starter type
ACG (Alternating Current Generator) pada sepeda motor Honda CB 100
Tahun 1982 dilakukan dengan melihat hasil pembuatan rangkaian kontrol
motor starter dan secara fungsi maupun tampilan keseluruhan pada saat
terpasang pada sepeda motor Honda CB 100 Tahun 1982.
84
Penilaian meliputi secara segi fungsi, suara yang dihasilkan saat
sedang proses starter. Berikut adalah point penilaian pembuatan sistem
starter type ACG (Alternating Current Generator).
Tabel 8. Angket penilaian hasil akhir
No Item yang dinilai Hasil Pengujian
1 Bagaimana saat proses starting
dibanding dengan starter type
konvensional
Sangat mudah/mudah/cukup
mudah/tidak
2 Apakah suara saatproses starter
ACG (Alternating Current
Generator) dibanding dengan
starter type konvensional
Sangat halus/halus/cukup
halus/tidak halus
3 Bagaimana sistem keamanan pada
saat berjalannya proses starter
Sangat baik/baik/cukup
baik/tidak baik
4 Bagaimana kerapian komponen
pengontrol sistem starter
Sangat baik/baik/cukup
baik/tidak baik
5 Kerapian kabel penunjang sistem
kontrol sistem starter
Sangat baik/baik/cukup
baik/tidak baik
6 Apakah tampilan keseluruhan
setelah di pasang starter ACG
(Alternating Current Generator)
pada sepeda motor
Sangat baik/baik/cukup
baik/tidak baik
7 Bagaimana kesesuaian setelah
pemasangan sistem starter ACG
(Alternating Current Generator)
Sangat baik/baik/cukup
baik/tidak baik
85
3. Pembahasan
Adapun hal-hal yang perlu dibahas dalam pembuatan pengontrol
adalah sebagai berikut:
a. Pemasangan rotor milik Vario 125 memerlukan penyesuaian antara
poros milik Vario 125 dengan poros sepeda motor yang saya pasang
starter ACG (Alternating Current Generator). Poros engkol yang
dipergunakan dalam pemasangan sistem starter ini menggunakan
poros engkol sepada motor Honda Tiger, rotor milik Honda Vario 125
masih menggunakan tipe kering. Sehingga pemasangan rotor sepeda
motor Honda Cb 100 dibuat sama dengan sepeda motor Honda Vario
125 menggunakan penyekat oli mesin menuju rotor. Proses setelah
terpasang rotor terlihat pada posisi poros paling ujung sebelah kiri,
karena pemasangan penyekat oli membuat posisi rotor semakin ke kiri
menyesuaikan dengan penyekat oli.
b. Pemasangan stator milik Honda Vario 125 pada sepeda motor Honda
CB 100 menggunakan dua penutup rotor milik Honda CB 100 yang
disambung menjadi satu agar saat pemasangan stator tidak mengenai
rotor yang semakin menjorok kekiri. Proses penyambungan
menggunakan las alumunium dengan penambahan berupa dudukan
stator agar dapat terpasang pada bak penutup rotor.
c. Pemograman pada mikrokotroller bertujuan untuk mengendalikan IC
MC33035-D agar dapat menjalankan kontrol motor BLDC.
Pemograman bertujuan sebagai pengaman pada saat proses starter
86
dengan mengendalikan relay agar berfungsi bila switch kopling dan
RPM mesin pada posisi 0, apabila tidak memenuhi syarat tersebut
maka relay tidak akan bekerja walaupun switch kopling dan tombol
start ditekan. Proteksi lainnya seperti undervoltage yang mendeteksi
tegangan accumulator yang dibawah 11,30 V, proses ini akan
ditampilan pada LCD agar pengendara dapat mengetahui saat proses
tersebut.
d. Pengujian ampere pada saat starter menunjukkan bahwa sistem starter
type ACG (Alternating Current Generator) lebih kecil dari pada
starter type konvensional. Starter type konvensional menujukkan
angka di atas 50A, sedangkan pada sistem starter ACG (Alternating
Current Generator) rata-rata menunjukkan angka di atas 30A.
Sehingga pemakaian sistem starter ACG (Alternating Current
Generator) memakan daya yang lebih kecil dibanding dengan starter
type konvensional.
e. Hasil pengujian dua dosen ahli di bidang kelistrikan dan teknik sepeda
motor adalah rata-rata memilih point yang sangat baik pada media
yang digunakan.
87
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan uraian pada bab-bab sebelumnya, maka pembuatan
rangkaian pengontrol sistem starter type ACG (alternating current
generator) dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Dalam perancangan desain gambar rangkaian PCB (Printed Circuit
Board) pengontrol sistem starter type ACG (Alternating Current
Generator) ini menggunakan perangkat lunak EAGLE dengan
menggunakan kertas glosy.
2. Dalam pembuatan kompnen sistem starter type ACG (Alternating
Current Generator) dengan mendesain dua buah konsep rancangan.
Pertama, pemasangan rotor dan stator milik Honda Vario 125 agar
dapat terpasang pada sepeda motor Honda CB 100. Kedua,
perancangan komponen elektronik sebagai pengontrol sistem starter
type ACG (Alternating Current Generator).
3. Pemasangan rotor milik Honda Vario 125 dengan melakukan
pembubutan lubang poros pada rotor yang telah disesuaikan dengan
poros milik Honda CB 100. Pemasangan stator dengan melakukan
pengelasan alumunium pada bak penutup stator.
4. Dalam hasil pengukuran sistem starter type ACG (Alternating Current
Generator) terhadap starter type konvensional, pengukuran sistem
88
starter type ACG (Alternating Current Generator) 37,2 A, sistem
starter Yamaha Vixion 83,9 A, sistem starter Honda Tiger 92,6 A.
B. Keterbatasan
Penerapan sistem starter type ACG (Alternating Current
Generator) pada sepeda motor Honda CB 100 Tahun yang telah dibuat
memiliki beberapa keterbatasan yaitu:
1. Kurang maksimal dalam perhitungan daya magnet pada potor milik
Honda Vario. Hal tersebut terjadi karena kesulitan untuk mengukur
tingkat daya magnet rotor yang terpasang pada sepeda motor Honda
CB 100. Dalam pengukuran daya magnet memerlukan panjang kawat
lilitan rotor, pengukuran panjang kawat lilitan rotor apabila dilepas dan
dipasng kembali akan membuat proses penggulungan kawat tidak
maksimal dan mempengaruhi daya magnet pada rotor.
2. Kesulitan saat proses starter apabila dengan kompresi yang tinggi, ini
disebabkan karena tidak ada proses swing back saat dimana rotor akan
bergerak menuju TMB (titik mati bawah). Swing back adalah posisi
kruk as yang berputar ke arah berlawanan sebelum starter diaktifkan.
Gunanya untuk memberikan kesempatan pada piston mengambil
langkah persiapan menuju TMA, sehingga mesin lebih mudah
dihidupkan dengan konsumsi daya yang lebih kecil.
3. Kesulitan dalam pengecilan komponen PCB (Printed Circuit Board)
pada rangkaian kontrol motor 3 phase dan pemilihan warna kabel yang
89
masih menggunakan dua warna, sehingga menjadi sulit untuk
membedakan antara satu dengan lainnya.
C. Saran
Untuk memaksimalkan sistem starter type ACG (Alternating
Current Generator) yang telah dibuat, dapat dikemukakan beberapa saran
yang mungkin bisa dilakukan untuk kedepannya, yaitu:
1. Apabila dimungkinkan untuk membuat sistem pengontrol swing back
yang membuat gerak awal piston dari TMB (Titik Mati Bawah)
walaupun piston berada pada posisi TMA (Titik mati atas), sehingga
type starter ini bisa di aplikasikan pada sepeda motor dengan tekanan
kompresi yang lebih tinggi dari sepeda yang dipasang sistem starter
type ACG (Alternating Current Generator).
2. Apabila dimungkinkan pemilihan warna kabel yang berbeda akan
membuat jalur pada rangkaian menjadi lebih kelihatan dengan cara
melihat warna kabel yang digunakan pada kontrol sistem starter type
ACG (Alternating Current Generator).
3. Apabila mesin yang akan di aplikasikan starter type (Alternating
Current Generator) menggunakan sistem decompresi, membuat kerja
awal pada saat proses starter menjadi lebih ringan.
90
DAFTAR PUSTAKA
Anonim . (t,th). (http://motor.otomotifnet.com/read/2012/03/20/329184/33/12/Teknologi-Honda-Vario-Techno-125-bag2-Cara-Kerja-ACG-Starter). Diunduh Rabu, 24Desember 2014, 12:11 am
Anonim. (2014). Brushless DC Motor Controller. http://Onsemi.com. padatanggal 04 September 2014, jam 11.04 pm
Anonim. (2014). Microcontroller ATMEGA 328phttp://www.atmel.com/images/Atmel-8271-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega48A-48PA-88A-88PA-168A-168PA-328-328P_datasheet_Complete.pdf. Pada tanggal 10 Agustus 2014, jam 09.30pm.
Anonim. (2014). Mosfet irf 3205. http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf3205.pdf. Pada tanggal 15 september 2014, jam11.30 pm.
Anonim. (2014). Prinsip motor 3 phasa. http://dunia-listrik-88.blogspot.com/2014/03/motor-listrik-ac-3-fasa_19.html. Pada tanggal 02Juni 2014, pada jam 12.00 pm.
Anonim. (2014). Dasar Elektronika. http://dasar-elektro.blogspot.com/2009/12/pengenalan-komponen-elektronika.html.Pada tanggal 05 Juni 2014, pada jam 02.15 am.
Anonim, (2010) Stator Motor http://kotsk.wordpress.com/2010/11/, padatanggal 19 November 2014, jam 11.10 pm
Anonim, (2014) Motor BLDC http://www.orientalmotor.com/technologi/articles/AC-brushless-brushedmotor.html, pada tanggal 10 februari 2014, jam10.00 pm.
Anonim. (2014). Training Service Manual Honda Vario 125, Jakarta: PT. AstraHonda Motor.
http://ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/00857a.pdf .Journal of AN857
Microchip Corp. Diakses pada tanggal 10 februari 2014.
91
Toto Suwarto. (2008). Mencari dan Memperbaiki Kerusakan Sepeda Motor 4Tak. Jakarta: PT Kawan Pustaka
Sutrisno. (1986). Dasar-dasar Elktronika dan penerapannya. Bandung : ITB
Zuhal.(2000). Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta:Gramedia Pustaka.
Drs. M. Suratman (2002). Service dan Teknik Reparasi Sepeda Motor. Bandung:CV Pustaka Grafika.
Richard Blocher, Dipl. Phys (2004).Dasar Elektronika. Yogyakarta: CV AndiOffset.
Tim Penyusun PPTA. (2011). Pedoman Penulisan Tugas Akhir . Yogyakarta :Universitas Negeri Yogyakarta
Jalius Jama, dan Wagino. (2008). Teknik Sepeda Motor Jilid 2 untuk SMK.Jakarta: Direktorat Pembinaa Sekolah Menengah Kejuruan, DirektoratJenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, DepartemenPendidikan Nasional.
Lampiran
Data S
heet27621.6B
*
Always order by complete part number, e.g., A3141ELT .
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGSat T
A = +25°C
Supply Voltage, VCC
............................ 28 V
Reverse Battery Voltage, VRCC
........... -35 V
Magnetic Flux Density, B .......... Unlimited
Output OFF Voltage, VOUT
.................. 28 V
Reverse Output Voltage, VOUT
........... -0.5 V
Continuous Output Current, IOUT
...... 25 mA
Operating Temperature Range, TA
Suffix ‘E–’ .................. -40°C to +85°CSuffix ‘L–’ ................ -40°C to +150°C
Storage Temperature Range,T
S.............................. -65°C to +170°C
These Hall-effect switches are monolithic integrated circuits withtighter magnetic specifications, designed to operate continuously overextended temperatures to +150°C, and are more stable with bothtemperature and supply voltage changes. The unipolar switchingcharacteristic makes these devices ideal for use with a simple bar or rodmagnet. The four basic devices (3141, 3142, 3143, and 3144) areidentical except for magnetic switch points.
Each device includes a voltage regulator for operation with supplyvoltages of 4.5 to 24 volts, reverse battery protection diode, quadraticHall-voltage generator, temperature compensation circuitry, small-signal amplifier, Schmitt trigger, and an open-collector output to sinkup to 25 mA. With suitable output pull up, they can be used withbipolar or CMOS logic circuits. The A3141– and A3142– are im-proved replacements for the UGN/UGS3140–; the A3144– is theimproved replacement for the UGN/UGS3120–.
The first character of the part number suffix determines the deviceoperating temperature range. Suffix ‘E–’ is for the automotive andindustrial temperature range of -40°C to +85°C. Suffix ‘L–’ is for theautomotive and military temperature range of -40°C to +150°C. Threepackage styles provide a magnetically optimized package for mostapplications. Suffix ‘–LT’ is a miniature SOT89/TO-243AA transistorpackage for surface-mount applications; suffix ‘–UA’ is a three-leadultra-mini-SIP.
FEATURES and BENEFITS
Superior Temp. Stability for Automotive or Industrial Applications 4.5 V to 24 V Operation … Needs Only An Unregulated Supply Open-Collector 25 mA Output … Compatible with Digital Logic Reverse Battery Protection Activate with Small, Commercially Available Permanent Magnets Solid-State Reliability Small Size Resistant to Physical Stress
Pinning is shown viewed from branded side.
SENSITIVE HALL-EFFECT SWITCHESFOR HIGH-TEMPERATURE OPERATION
3141 THRU3144
Dwg. PH-003A
1
SU
PP
LY
VCC
GR
OU
ND
32
OU
TP
UT
X
3141 THRU 3144SENSITIVEHALL-EFFECT SWITCHESFOR HIGH-TEMP. OPERATION
115 Northeast Cutoff, Box 15036Worcester, Massachusetts 01615-0036 (508) 853-5000
FUNCTIONAL BLOCK DIAGRAM
VCC
X
REG.
Dwg. FH-005-2
GROUND
OUTPUT3
2
1
MAGNETIC CHARACTERISTICS in gauss over operating supply voltage range.
NOTES: Typical values are at TA = +25°C and VCC = 8 V.BOP = operate point (output turns ON); BRP = release point (output turns OFF); Bhys = hysteresis (BOP - BRP).1 gauss (G) is exactly equal to 0.1 millitesla (mT).*Complete part number includes a suffix to identify operating temperature range (E- or L-) and package type ( -LT or -UA).
ELECTRICAL CHARACTERISTICS at VCC
= 8 V over operating temperature range.
Limits
Characteristic Symbol Test Conditions Min. Typ. Max. Units
Supply Voltage VCC Operating 4.5 — 24 V
Output Saturation Voltage VOUT(SAT) IOUT = 20 mA, B > BOP — 175 400 mV
Output Leakage Current IOFF VOUT = 24 V, B < BRP — <1.0 10 µA
Supply Current ICC B < BRP (Output OFF) — 4.4 9.0 mA
Output Rise Time tr RL = 820 Ω, CL = 20 pF — 0.04 2.0 µs
Output Fall Time tf RL = 820 Ω, CL = 20 pF — 0.18 2.0 µs
Part Numbers*
A3141– A3142– A3143– A3144–
Characteristic Min. Typ. Max. Min. Typ. Max. Min. Typ. Max. Min. Typ. Max.
BOP at TA = 25°C 50 100 160 130 180 230 220 280 340 70 — 350
over operating temp. range 30 100 175 115 180 245 205 280 355 35 — 450
BRP at TA = 25°C 10 45 130 75 125 175 165 225 285 50 — 330
over operating temp. range 10 45 145 60 125 190 150 225 300 25 — 430
Bhys at TA = 25°C 20 55 80 30 55 80 30 55 80 20 55 —
over operating temp. range 20 55 80 30 55 80 30 55 80 20 55 —
Copyright © 1993, 2002 Allegro MicroSystems, Inc.
3141 THRU 3144SENSITIVE
HALL-EFFECT SWITCHESFOR HIGH-TEMP. OPERATION
www.allegromicro.com
SUPPLY CURRENT SUPPLY CURRENT
10 15 20 25
SUPPLY VOLTAGE IN VOLTS
0
Dwg. GH-041-1
5
SU
PP
LY
CU
RR
EN
T IN
mA
0
2.0
4.0
6.0
8.0
10
B ≥ B OP
B ≤ B RP
T = +25°CA
0 25 50 75 100
AMBIENT TEMPERATURE IN °°°°C
-50
Dwg. GH-039-1
125-25
V = 8 VCC
SU
PP
LY
CU
RR
EN
T IN
mA
7.0
6.0
5.0
4.0
150
B ≤ B RP
B ≥ B OP
TYPICAL OPERATING CHARACTERISTICS
A3142– SWITCH POINTS OUTPUT SATURATION VOLTAGE
0 25 50 75 100
300
0
AMBIENT TEMPERATURE IN °°°°C
200
100
-50
Dwg. GH-040-1
SA
TU
RA
TIO
N V
OL
TA
GE
IN m
V
150-25 125
I = 20 mA
V = 4.5–24 V
OUT
CC
0 50 100
AMBIENT TEMPERATURE IN °°°°C
-50
Dwg. GH-044
SW
ITC
H P
OIN
T IN
GA
US
S
300
400
200
100
OPERATE POINT
RELEASE POINT
V = 8 V CC
1500
-25 25 75 125
* Complete part number includes a suffix denoting operating temperature range (E- or L-) and package type ( -LT, -U, or -UA).
3141 THRU 3144SENSITIVEHALL-EFFECT SWITCHESFOR HIGH-TEMP. OPERATION
115 Northeast Cutoff, Box 15036Worcester, Massachusetts 01615-0036 (508) 853-5000
TYPICAL OPERATING CHARACTERISTICS (cont.)
CHANGE IN OPERATE POINT
10 15 20 25
SUPPLY VOLTAGE IN VOLTS
0
Dwg. GH-042-1
5
CH
AN
GE
IN O
PE
RA
TE
PO
INT
IN G
AU
SS
-5.0
0
5.0
10
15
20
T = +25°CA
OPERATION
The output of these devices (pin 3) switches low when the magnetic fieldat the Hall sensor exceeds the operate point threshold (BOP). At this point, theoutput voltage is VOUT(SAT). When the magnetic field is reduced to below therelease point threshold (BRP), the device output goes high. The difference inthe magnetic operate and release points is called the hysteresis (Bhys) of thedevice. This built-in hysteresis allows clean switching of the output even inthe presence of external mechanical vibration and electrical noise.
Extensive applications information for Hall-effect sensors is available in:• Hall-Effect IC Applications Guide, Application Note 27701;• Hall-Effect Devices: Soldering, Gluing, Potting, Encapsulating, and LeadForming, Application Note 27703.1;• Soldering of Through-Hole Hall-Sensor Dervices, Application Note 27703;and• Soldering of Surface-Mount Hall-Sensor Devices, Application Note 27703.2.
All are provided in Allegro Electronic Data Book, AMS-702. or at
www.allegromicro.com
SENSOR LOCATIONS(±0.005” [0.13 mm] die placement)
1 32
Dwg. MH-011-10A
0.0195"0.50 mmNOM
BRANDEDSURFACE
ACTIVE AREA DEPTH
0.082"2.07 mm
0.055"1.39 mmA
Suffix “UA”
Suffix “LT”
0.043"1.09 mm
1 32
Dwg. MH-008-2D
0.0305"0.775 mmNOM
ACTIVE AREA DEPTH
0.089"2.26 mm
A
Allegro
3141 THRU 3144SENSITIVE
HALL-EFFECT SWITCHESFOR HIGH-TEMP. OPERATION
www.allegromicro.com
Dwg. MA-009-3A in
1 2 3
0.0720.064
0.1670.155
0.059BSC
0.01890.01420.047
0.035
0.1020.090
0.0630.055
0.01730.0138
0.0900.084
0.02210.0173
0.118BSC
0.1810.173
Dwg. MA-009-3A mm
1 2 3
4.604.401.831.62
4.253.94
1.50BSC
0.480.361.20
0.89
2.602.29
1.601.40
0.440.35
2.292.13
0.560.44
3.00BSC
PACKAGE DESIGNATOR ‘LT’(SOT89/TO-243AA)
Dimensions in Inches(for reference only)
Dimensions in Millimeters(controlling dimensions)
NOTES: 1. Exact body and lead configuration at vendor’s option within limits shown.2. Supplied in bulk pack (500 pieces per bag) or add "TR" to part number for tape and reel.3. Only low-temperature (≤240°C) reflow-soldering techniques are recommended for SOT89 devices.
1
B
0.098
0.031
0.102
0.047
0.181
0.079
Dwg. MA-012-3 in
Pads 1, 2, 3, and A — Standard SOT89 LayoutPads 1, 2, 3, and B — Low-Stress VersionPads 1, 2, and 3 only — Lowest Stress, But Not Self Aligning
2
0.028TYP
0.031TYP
A
3 1 3
B
2.5
0.8
2.6
1.2
4.6
2.0
Dwg. MA-012-3 mm
Pads 1, 2, 3, and A — Standard SOT89 LayoutPads 1, 2, 3, and B — Low-Stress VersionPads 1, 2, and 3 only — Lowest Stress, But Not Self Aligning
2
0.7TYP
0.8TYP
A
3141 THRU 3144SENSITIVEHALL-EFFECT SWITCHESFOR HIGH-TEMP. OPERATION
115 Northeast Cutoff, Box 15036Worcester, Massachusetts 01615-0036 (508) 853-5000
Dimensions in Inches(controlling dimensions)
Dimensions in Millimeters(for reference only)
PACKAGE DESIGNATOR ‘UA’
NOTES: 1. Tolerances on package height and width representallowable mold offsets. Dimensions given aremeasured at the widest point (parting line).
2. Exact body and lead configuration at vendor’s optionwithin limits shown.
3. Height does not include mold gate flash.4. Recommended minimum PWB hole diameter to clear
transition area is 0.035" (0.89 mm).5. Where no tolerance is specified, dimension is nominal.6. Supplied in bulk pack (500 pieces per bag).
Dwg. MH-014E in
0.1640.159
0.0620.058
0.01730.0138
0.050BSC
45°
0.6400.600
0.01890.0142
0.085MAX
45°
0.0311 2 3
0.1220.117
SEE NOTE
Dwg. MH-014E mm
4.174.04
1.571.47
0.440.35
1.27BSC
45°
16.2615.24
0.480.36
2.16MAX
45°
0.791 2 3
3.102.97
SEE NOTE
Radial Lead Form (order A314xxUA-LC)
NOTE: Lead-form dimensions are the nominals produced on theforming equipment. No dimensional tolerance is implied orguaranteed for bulk packaging (500 pieces per bag).
0.620"0.500"
(15.7 mm12.7 mm)
0.100"(2.5 mm) Dwg. MH-026
0.108"(2.74 mm)
1 2 3
3141 THRU 3144SENSITIVE
HALL-EFFECT SWITCHESFOR HIGH-TEMP. OPERATION
www.allegromicro.com
HALL-EFFECT SENSORS
UNIPOLAR HALL-EFFECT DIGITAL SWITCHES
Partial Operate Release Hysteresis ReplacesPart Point (G) Point (G) (G) Oper. and
Number Over Oper. Voltage & Temp. Range Temp. Packages Comments
A3121x 220 to 500 80 to 410 60 to 150 E, L LT, UA 3019, 3113, 3119A3122x 260 to 430 120 to 360 70 to 140 E, L LT, UAA3123x 230 to 470 160 to 330 70 to 140 E, L LT, UAA3141x 30 to 175 10 to 145 20 to 80 E, L LT, UA 3040, 3140A3142x 115 to 245 60 to 190 30 to 80 E, L LT, UAA3143x 205 to 355 150 to 300 30 to 80 E, L LT, UAA3144x 35 to 450 25 to 430 >20 E, L LT, UA 3020, 3120A3161E <160 (Typ 130) >30 (Typ 110) 5 to 80 E LT, UA 2-wire operationA3163E <160 (Typ 98) >30 (Typ 79) 5 to 40 E LT, UA 2-wireA3240x <50 (Typ 35) >5 (Typ 25) Typ 10 E, L LH, LT, UA chopper stabilizedA3250x <50 to >350 _ 5 to 35 J, L UA programmable, chopper stabilizedA3251x <50 to >350 _ 5 to 35 J, L UA programmable, chopper stabilized
A3361E <125 >40 5 to 30 E LH, LT, UA2-wire, chopper stabilized,
output normally high
A3362E <125 >40 5 to 30 E LH, LT, UA2-wire, chopper stabilized,
output normally low
MICROPOWER OMNIPOLAR HALL-EFFECT DIGITAL SWITCHES
Partial Operate Release Hysteresis AveragePart Points (G) Points (G) (G) Oper. Supply
Number Over Oper. Voltage & Temp. Range Temp. Packages Current (µA)
A3209E >-60, <60 <-5, >5 Typ 7.7 E LH, UA <425 (Typ 145)A3210E >-60, <60 <-5, >5 Typ 7.7 E LH, UA <60 (Typ 8.8)A3212E >-55, <55 <-10, >10 Typ. 8 E LH, UA <10 (Typ 4.2)
BIPOLAR HALL-EFFECT DIGITAL SWITCHES
Partial Operate Release Hysteresis ReplacesPart Point (G) Point (G) (G) Oper. and
Number Over Oper. Voltage & Temp. Range Temp. Packages Comments
UGx3132 <95 (Typ 32) >-95 (Typ -20) >30 (Typ 52) K, L, S LT, UA 3030, 3130, 3131UGx3133 <75 (Typ 32) >-75 (Typ -20) >30 (Typ 52) K, L, S LT, UAUGx3134 -40 to 50 -50 to 40 5 to 55 E, L LT, UAA3260x <30 (Typ 10) >-30 (Typ -10) Typ 20 E, L LH, LT, UA 2 wire, chopper stabilized
Notes: 1) Typical data is at TA = +25°C and nominal operating voltage.2) “x” = Operating Temperature Range [suffix letter or (prefix)]: S (UGN) = -20°C to +85°C, E = -40°C to +85°C,J = -40°C to +115°C, K (UGS) = -40°C to +125°C, L (UGL) = -40°C to +150°C.
3141 THRU 3144SENSITIVEHALL-EFFECT SWITCHESFOR HIGH-TEMP. OPERATION
115 Northeast Cutoff, Box 15036Worcester, Massachusetts 01615-0036 (508) 853-5000
The products described herein are manufactured under one or moreof the following U.S. patents: 5,045,920; 5,264,783; 5,442,283;5,389,889; 5,581,179; 5,517,112; 5,619,137; 5,621,319; 5,650,719;5,686,894; 5,694,038; 5,729,130; 5,917,320; and other patentspending.
Allegro MicroSystems, Inc. reserves the right to make, from time totime, such departures from the detail specifications as may be requiredto permit improvements in the performance, reliability, ormanufacturability of its products. Before placing an order, the user iscautioned to verify that the information being relied upon is current.
Allegro products are not authorized for use as critical componentsin life-support appliances, devices, or systems without express writtenapproval.
The information included herein is believed to be accurate andreliable. However, Allegro MicroSystems, Inc. assumes no responsibil-ity for its use; nor for any infringements of patents or other rights ofthird parties that may result from its use.
© Semiconductor Components Industries, LLC, 2014
May, 2014 − Rev. 91 Publication Order Number:
MC33035/D
MC33035, NCV33035
Brushless DC Motor Controller
The MC33035 is a high performance second generation monolithicbrushless DC motor controller containing all of the active functionsrequired to implement a full featured open loop, three or four phasemotor control system. This device consists of a rotor position decoderfor proper commutation sequencing, temperature compensatedreference capable of supplying sensor power, frequencyprogrammable sawtooth oscillator, three open collector top drivers,and three high current totem pole bottom drivers ideally suited fordriving power MOSFETs.
Also included are protective features consisting of undervoltagelockout, cycle−by−cycle current limiting with a selectable timedelayed latched shutdown mode, internal thermal shutdown, and aunique fault output that can be interfaced into microprocessorcontrolled systems.
Typical motor control functions include open loop speed, forward orreverse direction, run enable, and dynamic braking. The MC33035 isdesigned to operate with electrical sensor phasings of 60°/300° or120°/240°, and can also efficiently control brush DC motors.
Features
• 10 to 30 V Operation
• Undervoltage Lockout
• 6.25 V Reference Capable of Supplying Sensor Power
• Fully Accessible Error Amplifier for Closed Loop ServoApplications
• High Current Drivers Can Control External 3−Phase MOSFETBridge
• Cycle−By−Cycle Current Limiting
• Pinned−Out Current Sense Reference
• Internal Thermal Shutdown
• Selectable 60°/300° or 120°/240° Sensor Phasings
• Can Efficiently Control Brush DC Motors with External MOSFETH−Bridge
• NCV Prefix for Automotive and Other Applications RequiringUnique Site and Control Change Requirements; AEC−Q100Qualified and PPAP Capable
• Pb−Free Packages are Available
http://onsemi.com
AT
BTTop DriveOutput
16
BottomDrive Outputs
15
(Top View)
17
18
19
20
21
10
9
8
7
6
5SensorInputs
4
Oscillator
Current SenseNoninverting Input
Reference Output
Output Enable
SC
SB
SA
60°/120° SelectFwd/Rev
Current SenseInverting Input
Gnd
VCC
CT
22
23
BB
CB
3
24
Brake2
AB
1
VC
PIN CONNECTIONS
24
1
24
1
PDIP−24P SUFFIXCASE 724
SOIC−24 WBDW SUFFIXCASE 751E
14
1312
11
Error AmpInverting Input
Error AmpNoninverting Input
Error Amp Out/PWM Input
Fault Output
See detailed ordering and shipping information in the packagedimensions section on page 28 of this data sheet.
ORDERING INFORMATION
See general marking information in the device markingsection on page 28 of this data sheet.
DEVICE MARKING INFORMATION
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com2
MotorEnable
QS
CT
RRT
Oscillator
Error Amp
PWM
ThermalShutdown
ReferenceRegulator
Lockout
UndervoltageVin
Fwd/Rev
QR
S
Faster
SS
VM
SpeedSet
This device contains 285 active transistors.
Representative Schematic Diagram
RotorPositionDecoder
Output Buffers
Current SenseReference
60°/120°
18
17
Brake
FaultN
N
7
22
3
6
5
4
8
11
12
13
10
14
2
1
24
21
20
19
9
15
2316
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com3
MAXIMUM RATINGS
Rating Symbol Value Unit
Power Supply Voltage VCC 40 V
Digital Inputs (Pins 3, 4, 5, 6, 22, 23) − Vref V
Oscillator Input Current (Source or Sink) IOSC 30 mA
Error Amp Input Voltage Range (Pins 11, 12, Note 1) VIR −0.3 to Vref V
Error Amp Output Current (Source or Sink, Note 2) IOut 10 mA
Current Sense Input Voltage Range (Pins 9, 15) VSense −0.3 to 5.0 V
Fault Output Voltage VCE(Fault) 20 V
Fault Output Sink Current ISink(Fault) 20 mA
Top Drive Voltage (Pins 1, 2, 24) VCE(top) 40 V
Top Drive Sink Current (Pins 1, 2, 24) ISink(top) 50 mA
Bottom Drive Supply Voltage (Pin 18) VC 30 V
Bottom Drive Output Current (Source or Sink, Pins 19, 20, 21) IDRV 100 mA
Electrostatic Discharge Sensitivity (ESD)Human Body Model (HBM) Class 2, JESD22 A114−CMachine Model (MM) Class A, JESD22 A115−ACharged Device Model (CDM), JESD22 C101−C
−−−
20002002000
VVV
Power Dissipation and Thermal CharacteristicsP Suffix, Dual In Line, Case 724
Maximum Power Dissipation @ TA = 85°CThermal Resistance, Junction−to−Air
DW Suffix, Surface Mount, Case 751EMaximum Power Dissipation @ TA = 85°CThermal Resistance, Junction−to−Air
PDRθJA
PDRθJA
86775
650100
mW°C/W
mW°C/W
Operating Junction Temperature TJ 150 °C
Operating Ambient Temperature Range (Note 3) MC33035NCV33035
TA −40 to +85−40 to +125
°C
Storage Temperature Range Tstg −65 to +150 °C
Stresses exceeding Maximum Ratings may damage the device. Maximum Ratings are stress ratings only. Functional operation above theRecommended Operating Conditions is not implied. Extended exposure to stresses above the Recommended Operating Conditions may affectdevice reliability.
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com4
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VCC = VC = 20 V, RT = 4.7 k, CT = 10 nF, TA = 25°C, unless otherwise noted.)
Characteristic Symbol Min Typ Max Unit
REFERENCE SECTION
Reference Output Voltage (Iref = 1.0 mA)TA = 25°C
(Note 4)
Vref5.95.82
6.24−
6.56.57
V
Line Regulation (VCC = 10 to 30 V, Iref = 1.0 mA) Regline − 1.5 30 mV
Load Regulation (Iref = 1.0 to 20 mA) Regload − 16 30 mV
Output Short Circuit Current (Note 5) ISC 40 75 − mA
Reference Under Voltage Lockout Threshold Vth 4.0 4.5 5.0 V
ERROR AMPLIFIER
Input Offset Voltage (Note 4) VIO − 0.4 10 mV
Input Offset Current (Note 4) IIO − 8.0 500 nA
Input Bias Current (Note 4) IIB − −46 −1000 nA
Input Common Mode Voltage Range VICR (0 V to Vref) V
Open Loop Voltage Gain (VO = 3.0 V, RL = 15 k) AVOL 70 80 − dB
Input Common Mode Rejection Ratio CMRR 55 86 − dB
Power Supply Rejection Ratio (VCC = VC = 10 to 30 V) PSRR 65 105 − dB
Output Voltage SwingHigh State (RL = 15 k to Gnd)Low State (RL = 15 k to Vref)
VOHVOL
4.6−
5.30.5
−1.0
V
OSCILLATOR SECTION
Oscillator Frequency fOSC 22 25 28 kHz
Frequency Change with Voltage (VCC = 10 to 30 V) ΔfOSC/ΔV − 0.01 5.0 %
Sawtooth Peak Voltage VOSC(P) − 4.1 4.5 V
Sawtooth Valley Voltage VOSC(V) 1.2 1.5 − V
LOGIC INPUTS
Input Threshold Voltage (Pins 3, 4, 5, 6, 7, 22, 23)High StateLow State
VIHVIL
3.0−
2.21.7
−0.8
V
Sensor Inputs (Pins 4, 5, 6)High State Input Current (VIH = 5.0 V)Low State Input Current (VIL = 0 V)
IIHIIL
−150−600
−70−337
−20−150
μA
Forward/Reverse, 60°/120° Select (Pins 3, 22, 23)High State Input Current (VIH = 5.0 V)Low State Input Current (VIL = 0 V)
IIHIIL
−75−300
−36−175
−10−75
μA
Output EnableHigh State Input Current (VIH = 5.0 V)Low State Input Current (VIL = 0 V)
IIHIIL
−60−60
−29−29
−10−10
μA
CURRENT−LIMIT COMPARATOR
Threshold Voltage Vth 85 101 115 mV
Input Common Mode Voltage Range VICR − 3.0 − V
Input Bias Current IIB − −0.9 −5.0 μA
OUTPUTS AND POWER SECTIONS
Top Drive Output Sink Saturation (Isink = 25 mA) VCE(sat) − 0.5 1.5 V
Top Drive Output Off−State Leakage (VCE = 30 V) IDRV(leak) − 0.06 100 μA
Top Drive Output Switching Time (CL = 47 pF, RL = 1.0 k) ns
Rise Time tr − 107 300Fall Time tf − 26 300
Bottom Drive Output VoltageHigh State (VCC = 20 V, VC = 30 V, Isource = 50 mA)Low State (VCC = 20 V, VC = 30 V, Isink = 50 mA)
VOHVOL
(VCC −2.0)−
(VCC −1.1)1.5
−2.0
V
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com5
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VCC = VC = 20 V, RT = 4.7 k, CT = 10 nF, TA = 25°C, unless otherwise noted.)
Characteristic UnitMaxTypMinSymbol
OUTPUTS AND POWER SECTIONS
Bottom Drive Output Switching Time (CL = 1000 pF) ns
Rise Time tr − 38 200Fall Time tf − 30 200
Fault Output Sink Saturation (Isink = 16 mA) VCE(sat) − 225 500 mV
Fault Output Off−State Leakage (VCE = 20 V) IFLT(leak) − 1.0 100 μA
Under Voltage Lockout V
Drive Output Enabled (VCC or VC Increasing) Vth(on) 8.2 8.9 10Hysteresis VH 0.1 0.2 0.3
Power Supply CurrentPin 17 (VCC = VC = 20 V)Pin 17 (VCC = 20 V, VC = 30 V)Pin 18 (VCC = VC = 20 V)Pin 18 (VCC = 20 V, VC = 30 V)
ICC
IC
−−−−
12143.55.0
16206.010
mA
1. The input common mode voltage or input signal voltage should not be allowed to go negative by more than 0.3 V.2. The compliance voltage must not exceed the range of −0.3 to Vref.3. NCV33035: Tlow = −40°C, Thigh = 125°C. Guaranteed by design. NCV prefix is for automotive and other applications requiring site and change
control.4. MC33035: TA = −40°C to +85°C; NCV33035: TA = −40°C to +125°C.5. Maximum package power dissipation limits must be observed.
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com6
V sat
, OU
TPU
T SA
TUR
ATIO
N V
OLT
AGE
(V)
5.0 μs/DIV
AV = +1.0No LoadTA = 25°C
, OU
TPU
T VO
LTAG
E (V
)O
4.5
3.0
1.5
1.0 μs/DIV
AV = +1.0No LoadTA = 25°C
3.05
3.0
2.95
Gnd
Vref
IO, OUTPUT LOAD CURRENT (mA)f, FREQUENCY (Hz)
56
1.0 k
220
200
180
160
140
120
100
80
60
- 24-16
- 8.0
0
8.0
16
24
32
40
48
10 M1.0 M100 k10 k
40
240
AVO
L, OPE
N L
OO
P VO
LTAG
E G
AIN
(dB)
EXC
ESS
PHAS
E (D
EGR
EES)
,φPhase
Gain
TA, AMBIENT TEMPERATURE (°C)
- 55- 4.0
- 2.0
0
2.0
125
4.0
1007550250- 25f OSC
OSC
ILLA
TOR
FR
EQU
ENC
Y C
HAN
GE
(%)
,Δ
Figure 1. Oscillator Frequency versusTiming Resistor
Figure 2. Oscillator Frequency Change versus Temperature
Figure 3. Error Amp Open Loop Gain andPhase versus Frequency
Figure 4. Error Amp Output Saturation Voltage versus Load Current
Figure 5. Error Amp Small−Signal Transient Response
Figure 6. Error Amp Large−Signal Transient Response
0
1.0 2.00
- 0.8
-1.6
1.6
0.8
5.04.03.00
VCC = 20 VVC = 20 VRT = 4.7 kCT = 10 nF
Source Saturation(Load to Ground)
VCC = 20 VVC = 20 VTA = 25°C
Sink Saturation(Load to Vref)
V
, OU
TPU
T VO
LTAG
E (V
)OV
VCC = 20 VVC = 20 VVO = 3.0 VRL = 15 kCL = 100 pFTA = 25°C
100
1.0
RT, TIMING RESISTOR (kΩ)
100101.0
10
f OSC
OSC
ILLA
TOR
FR
EQU
ENC
Y (k
Hz)
,VCC = 20 VTA = 25°C
CT = 1.0 nF
CT = 10 nFCT = 100 nF
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com7
, OU
TPU
T SA
TUR
ATIO
N V
OLT
AGE
(V)
V sat
0
ISink, SINK CURRENT (mA)
0 16128.04.0
0.25
0.2
0.05
0
TA, AMBIENT TEMPERATURE (°C)
- 25
- 40
- 20
- 55 0
40
20
125100755025, NO
RM
ALIZ
ED R
EFER
ENC
E VO
LTAG
E C
HAN
GE
(mV)
ΔVre
f
0
Iref, REFERENCE OUTPUT SOURCE CURRENT (mA)
0
605040302010- 24
- 20
- 4.0
- 8.0
- 12
- 16
V ref
, REF
EREN
CE
OU
TPU
T VO
LTAG
E C
HAN
GE
(mV)
Δ Figure 7. Reference Output Voltage Changeversus Output Source Current
Figure 8. Reference Output Voltage versus Supply Voltage
Figure 9. Reference Output Voltage versus Temperature
Figure 10. Output Duty Cycle versus PWM Input Voltage
Figure 11. Bottom Drive Response Time versusCurrent Sense Input Voltage
Figure 12. Fault Output Saturation versus Sink Current
00
7.0
00
VCC, SUPPLY VOLTAGE (V)
6.0
40302010
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
V ref
, REF
EREN
CE
OU
TPU
T VO
LTAG
E (V
)
5.04.03.02.01.0
100
80
60
40
20
PWM INPUT VOLTAGE (V)
OU
TPU
T D
UTY
CYC
LE (%
)
0
CURRENT SENSE INPUT VOLTAGE (NORMALIZED TO Vth)
50
100
150
200
250
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 7.0 8.0 10
t HL,
BO
TTO
M D
RIV
E R
ESPO
NSE
TIM
E (n
s)
No LoadTA = 25°C
VCC = 20 VVC = 20 VNo Load
6.0 9.0
VCC = 20 VVC = 20 VTA = 25°C
VCC = 20 VVC = 20 VRT = 4.7 kCT = 10 nFTA = 25°C
VCC = 20 VVC = 20 VRL = CL = 1.0 nFTA = 25°C
0.15
0.1
VCC = 20 VVC = 20 VTA = 25°C
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com8
1.0
OU
TPU
T VO
LTAG
E (%
)
Gnd
VC
- 2.0
40
0
IO, OUTPUT LOAD CURRENT (mA)
00
-1.0
2.0
806020
, OU
TPU
T SA
TUR
ATIO
N V
OLT
AGE
(V)
sat
Sink Saturation(Load to VC)
Source Saturation(Load to Ground)VCC = 20 V
VC = 20 VTA = 25°C
VVCC = 20 VVC = 20 VTA = 25°C
50 ns/DIV
VCC = 20 VVC = 20 VCL = 1.0 nFTA = 25°C
100 ns/DIV
VCC = 20 VVC = 20 VRL = 1.0 kCL = 15 pFTA = 25°C
Figure 13. Top Drive Output SaturationVoltage versus Sink Current
Figure 14. Top Drive Output Waveform
Figure 15. Bottom Drive Output Waveform Figure 16. Bottom Drive Output Waveform
200
0ISink, SINK CURRENT (mA)
10 30 40
0.4
0.8
1.2V s
at, O
UTP
UT
SATU
RAT
ION
VO
LTAG
E (V
)
Figure 17. Bottom Drive Output Saturation Voltage versus Load Current
50 ns/DIV
VCC = 20 VVC = 20 VCL = 15 pFTA = 25°C
Figure 18. Power and Bottom Drive Supply Current versus Supply Voltage
16
14
12
10
8.0
6.0
4.0
2.0
0
, PO
WER
SU
PPLY
CU
RR
ENT
(mA)
CC
, I
0 5.0 10 15 20 25 30
CI
RT = 4.7 kCT = 10 nFPins 3-6, 9, 15, 23 = GndPins 7, 22 = OpenTA = 25°C
VCC, SUPPLY VOLTAGE (V)
ICC
IC
100
0
100
0
100
0
OU
TPU
T VO
LTAG
E (%
)O
UTP
UT
VOLT
AGE
(%)
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com9
PIN FUNCTION DESCRIPTION
Pin Symbol Description
1, 2, 24 BT, AT, CT These three open collector Top Drive outputs are designed to drive the externalupper power switch transistors.
3 Fwd/Rev The Forward/Reverse Input is used to change the direction of motor rotation.
4, 5, 6 SA, SB, SC These three Sensor Inputs control the commutation sequence.
7 Output Enable A logic high at this input causes the motor to run, while a low causes it to coast.
8 Reference Output This output provides charging current for the oscillator timing capacitor CT and areference for the error amplifier. It may also serve to furnish sensor power.
9 Current Sense Noninverting Input A 100 mV signal, with respect to Pin 15, at this input terminates output switchconduction during a given oscillator cycle. This pin normally connects to the topside of the current sense resistor.
10 Oscillator The Oscillator frequency is programmed by the values selected for the timingcomponents, RT and CT.
11 Error Amp Noninverting Input This input is normally connected to the speed set potentiometer.
12 Error Amp Inverting Input This input is normally connected to the Error Amp Output in open loopapplications.
13 Error Amp Out/PWM Input This pin is available for compensation in closed loop applications.
14 Fault Output This open collector output is active low during one or more of the followingconditions: Invalid Sensor Input code, Enable Input at logic 0, Current SenseInput greater than 100 mV (Pin 9 with respect to Pin 15), Undervoltage Lockoutactivation, and Thermal Shutdown.
15 Current Sense Inverting Input Reference pin for internal 100 mV threshold. This pin is normally connected tothe bottom side of the current sense resistor.
16 Gnd This pin supplies a ground for the control circuit and should be referenced backto the power source ground.
17 VCC This pin is the positive supply of the control IC. The controller is functional over aminimum VCC range of 10 to 30 V.
18 VC The high state (VOH) of the Bottom Drive Outputs is set by the voltage applied tothis pin. The controller is operational over a minimum VC range of 10 to 30 V.
19, 20, 21 CB, BB, AB These three totem pole Bottom Drive Outputs are designed for direct drive of theexternal bottom power switch transistors.
22 60°/120° Select The electrical state of this pin configures the control circuit operation for either60° (high state) or 120° (low state) sensor electrical phasing inputs.
23 Brake A logic low state at this input allows the motor to run, while a high state does notallow motor operation and if operating causes rapid deceleration.
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com10
INTRODUCTIONThe MC33035 is one of a series of high performance
monolithic DC brushless motor controllers produced byMotorola. It contains all of the functions required toimplement a full−featured, open loop, three or four phasemotor control system. In addition, the controller can be madeto operate DC brush motors. Constructed with BipolarAnalog technology, it offers a high degree of performance andruggedness in hostile industrial environments. The MC33035contains a rotor position decoder for proper commutationsequencing, a temperature compensated reference capable ofsupplying a sensor power, a frequency programmablesawtooth oscillator, a fully accessible error amplifier, a pulsewidth modulator comparator, three open collector top driveoutputs, and three high current totem pole bottom driveroutputs ideally suited for driving power MOSFETs.
Included in the MC33035 are protective featuresconsisting of undervoltage lockout, cycle−by−cycle currentlimiting with a selectable time delayed latched shutdownmode, internal thermal shutdown, and a unique fault outputthat can easily be interfaced to a microprocessor controller.
Typical motor control functions include open loop speedcontrol, forward or reverse rotation, run enable, anddynamic braking. In addition, the MC33035 has a 60°/120°select pin which configures the rotor position decoder foreither 60° or 120° sensor electrical phasing inputs.
FUNCTIONAL DESCRIPTIONA representative internal block diagram is shown in
Figure 19 with various applications shown in Figures 36, 38,39, 43, 45, and 46. A discussion of the features and functionof each of the internal blocks given below is referenced toFigures 19 and 36.
Rotor Position DecoderAn internal rotor position decoder monitors the three
sensor inputs (Pins 4, 5, 6) to provide the proper sequencingof the top and bottom drive outputs. The sensor inputs aredesigned to interface directly with open collector type HallEffect switches or opto slotted couplers. Internal pull−upresistors are included to minimize the required number ofexternal components. The inputs are TTL compatible, withtheir thresholds typically at 2.2 V. The MC33035 series isdesigned to control three phase motors and operate with fourof the most common conventions of sensor phasing. A60°/120° Select (Pin 22) is conveniently provided andaffords the MC33035 to configure itself to control motorshaving either 60°, 120°, 240° or 300° electrical sensorphasing. With three sensor inputs there are eight possibleinput code combinations, six of which are valid rotorpositions. The remaining two codes are invalid and areusually caused by an open or shorted sensor line. With sixvalid input codes, the decoder can resolve the motor rotorposition to within a window of 60 electrical degrees.
The Forward/Reverse input (Pin 3) is used to change thedirection of motor rotation by reversing the voltage across
the stator winding. When the input changes state, from highto low with a given sensor input code (for example 100), theenabled top and bottom drive outputs with the same alphadesignation are exchanged (AT to AB, BT to BB, CT to CB).In effect, the commutation sequence is reversed and themotor changes directional rotation.
Motor on/off control is accomplished by the OutputEnable (Pin 7). When left disconnected, an internal 25 μAcurrent source enables sequencing of the top and bottomdrive outputs. When grounded, the top drive outputs turn offand the bottom drives are forced low, causing the motor tocoast and the Fault output to activate.
Dynamic motor braking allows an additional margin ofsafety to be designed into the final product. Braking isaccomplished by placing the Brake Input (Pin 23) in a highstate. This causes the top drive outputs to turn off and thebottom drives to turn on, shorting the motor−generated backEMF. The brake input has unconditional priority over allother inputs. The internal 40 kΩ pull−up resistor simplifiesinterfacing with the system safety−switch by insuring brakeactivation if opened or disconnected. The commutationlogic truth table is shown in Figure 20. A four input NORgate is used to monitor the brake input and the inputs to thethree top drive output transistors. Its purpose is to disablebraking until the top drive outputs attain a high state. Thishelps to prevent simultaneous conduction of the the top andbottom power switches. In half wave motor driveapplications, the top drive outputs are not required and arenormally left disconnected. Under these conditions brakingwill still be accomplished since the NOR gate senses thebase voltage to the top drive output transistors.
Error AmplifierA high performance, fully compensated error amplifier
with access to both inputs and output (Pins 11, 12, 13) isprovided to facilitate the implementation of closed loopmotor speed control. The amplifier features a typical DCvoltage gain of 80 dB, 0.6 MHz gain bandwidth, and a wideinput common mode voltage range that extends from groundto Vref. In most open loop speed control applications, theamplifier is configured as a unity gain voltage follower withthe noninverting input connected to the speed set voltagesource. Additional configurations are shown in Figures 31through 35.
OscillatorThe frequency of the internal ramp oscillator is
programmed by the values selected for timing componentsRT and CT. Capacitor CT is charged from the ReferenceOutput (Pin 8) through resistor RT and discharged by aninternal discharge transistor. The ramp peak and valleyvoltages are typically 4.1 V and 1.5 V respectively. Toprovide a good compromise between audible noise andoutput switching efficiency, an oscillator frequency in therange of 20 to 30 kHz is recommended. Refer to Figure 1 forcomponent selection.
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com11
15
24
20
2
1
21
19
VM
TopDriveOutputs
BottomDriveOutputs
CB
Current Sense Reference Input
BB
AB
AT
BT
CT
QS
R
Oscillator
Error Amp
PWM
ThermalShutdown
ReferenceRegulator
Lockout
Undervoltage
QR
S
RotorPositionDecoder
Brake Input
Figure 19. Representative Block Diagram
60°/120° Select
Output Enable
CT
RT
Vin
4
10
11
13
8
12
3
17
22
7
6
5
Forward/Reverse
Faster
Noninv. Input
SA
SC
SBSensorInputs
Error Amp OutPWM Input
Sink OnlyPositive TrueLogic WithHysteresis
=
Reference Output
16
Latch
Latch
23Gnd
14
9 Current Sense Input
Fault Output20 k
20 k
20 k
40 k
40 k
25 μA
VCC
VC
18
9.1 V
4.5 V
100 mV
40 k
Inputs (Note 2) Outputs (Note 3)
Sensor Electrical Phasing (Note 4) Top Drives Bottom Drives
SA
60°SB SC SA
120°SB SC F/R Enable Brake
CurrentSense AT BT CT AB BB CB Fault
111000
011100
001110
110001
011100
000111
111111
111111
000000
000000
011110
100111
111001
001100
000011
110000
111111
(Note 5)F/R = 1
111000
011100
001110
110001
011100
000111
000000
111111
000000
000000
110011
111100
001111
100001
011000
000110
111111
(Note 5)F/R = 0
10
01
10
10
10
10
XX
XX
00
XX
11
11
11
00
00
00
00
(Note 6)Brake = 0
10
01
10
10
10
10
XX
XX
11
XX
11
11
11
11
11
11
00
(Note 7)Brake = 1
V V V V V V X 1 1 X 1 1 1 1 1 1 1 (Note 8)
V V V V V V X 0 1 X 1 1 1 1 1 1 0 (Note 9)
V V V V V V X 0 0 X 1 1 1 0 0 0 0 (Note 10)
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com12
V V V V V V X 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 (Note 11)
NOTES: 1. V = Any one of six valid sensor or drive combinations X = Don’t care.2. The digital inputs (Pins 3, 4, 5, 6, 7, 22, 23) are all TTL compatible. The current sense input (Pin 9) has a 100 mV threshold with respect to Pin 15.
A logic 0 for this input is defined as < 85 mV, and a logic 1 is > 115 mV.3. The fault and top drive outputs are open collector design and active in the low (0) state.4. With 60°/120° select (Pin 22) in the high (1) state, configuration is for 60° sensor electrical phasing inputs. With Pin 22 in low (0) state, configuration
is for 120° sensor electrical phasing inputs.5. Valid 60° or 120° sensor combinations for corresponding valid top and bottom drive outputs.6. Invalid sensor inputs with brake = 0; All top and bottom drives off, Fault low.7. Invalid sensor inputs with brake = 1; All top drives off, all bottom drives on, Fault low.8. Valid 60° or 120° sensor inputs with brake = 1; All top drives off, all bottom drives on, Fault high.9. Valid sensor inputs with brake = 1 and enable = 0; All top drives off, all bottom drives on, Fault low.
10. Valid sensor inputs with brake = 0 and enable = 0; All top and bottom drives off, Fault low.11. All bottom drives off, Fault low.
Figure 20. Three Phase, Six Step Commutation Truth Table (Note 1)
Pulse Width ModulatorThe use of pulse width modulation provides an energy
efficient method of controlling the motor speed by varyingthe average voltage applied to each stator winding during thecommutation sequence. As CT discharges, the oscillator setsboth latches, allowing conduction of the top and bottomdrive outputs. The PWM comparator resets the upper latch,terminating the bottom drive output conduction when thepositive−going ramp of CT becomes greater than the erroramplifier output. The pulse width modulator timing diagramis shown in Figure 21. Pulse width modulation for speedcontrol appears only at the bottom drive outputs.
Current LimitContinuous operation of a motor that is severely
over−loaded results in overheating and eventual failure.This destructive condition can best be prevented with the useof cycle−by−cycle current limiting. That is, each on−cycleis treated as a separate event. Cycle−by−cycle currentlimiting is accomplished by monitoring the stator currentbuild−up each time an output switch conducts, and upon
sensing an over current condition, immediately turning offthe switch and holding it off for the remaining duration ofoscillator ramp−up period. The stator current is converted toa voltage by inserting a ground−referenced sense resistor RS(Figure 36) in series with the three bottom switch transistors(Q4, Q5, Q6). The voltage developed across the senseresistor is monitored by the Current Sense Input (Pins 9 and15), and compared to the internal 100 mV reference. Thecurrent sense comparator inputs have an input commonmode range of approximately 3.0 V. If the 100 mV currentsense threshold is exceeded, the comparator resets the lowersense latch and terminates output switch conduction. Thevalue for the current sense resistor is:
RS 0.1Istator(max)
The Fault output activates during an over current condition.The dual−latch PWM configuration ensures that only onesingle output conduction pulse occurs during any givenoscillator cycle, whether terminated by the output of theerror amp or the current limit comparator.
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com13
Figure 21. Pulse Width Modulator Timing Diagram
Current Sense Input
Capacitor CT
Error AmpOut/PWM
Input
Latch “Set"Inputs
Top DriveOutputs
Bottom DriveOutputs
Fault Output
ReferenceThe on−chip 6.25 V regulator (Pin 8) provides charging
current for the oscillator timing capacitor, a reference for theerror amplifier, and can supply 20 mA of current suitable fordirectly powering sensors in low voltage applications. Inhigher voltage applications, it may become necessary totransfer the power dissipated by the regulator off the IC. Thisis easily accomplished with the addition of an external passtransistor as shown in Figure 22. A 6.25 V reference levelwas chosen to allow implementation of the simpler NPNcircuit, where Vref − VBE exceeds the minimum voltagerequired by Hall Effect sensors over temperature. Withproper transistor selection and adequate heatsinking, up toone amp of load current can be obtained.
Figure 22. Reference Output Buffers
The NPN circuit is recommended for powering Hall or opto sensors, wherethe output voltage temperature coefficient is not critical. The PNP circuit isslightly more complex, but is also more accurate over temperature. Neithercircuit has current limiting.
ToControlCircuitry6.25 V
SensorPower≈5.6 V
MPSU51A
Vin
MPSU01A
Vin
To Control Circuitryand Sensor Power
6.25 V
UVLO1739
REF
80.1
REF
8
18
UVLO17
18
Undervoltage LockoutA triple Undervoltage Lockout has been incorporated to
prevent damage to the IC and the external power switchtransistors. Under low power supply conditions, itguarantees that the IC and sensors are fully functional, andthat there is sufficient bottom drive output voltage. Thepositive power supplies to the IC (VCC) and the bottomdrives (VC) are each monitored by separate comparators thathave their thresholds at 9.1 V. This level ensures sufficientgate drive necessary to attain low RDS(on) when drivingstandard power MOSFET devices. When directly poweringthe Hall sensors from the reference, improper sensoroperation can result if the reference output voltage fallsbelow 4.5 V. A third comparator is used to detect thiscondition. If one or more of the comparators detects anundervoltage condition, the Fault Output is activated, the topdrives are turned off and the bottom drive outputs are heldin a low state. Each of the comparators contain hysteresis toprevent oscillations when crossing their respectivethresholds.
Fault OutputThe open collector Fault Output (Pin 14) was designed to
provide diagnostic information in the event of a systemmalfunction. It has a sink current capability of 16 mA andcan directly drive a light emitting diode for visual indication.Additionally, it is easily interfaced with TTL/CMOS logicfor use in a microprocessor controlled system. The FaultOutput is active low when one or more of the followingconditions occur:
1) Invalid Sensor Input code2) Output Enable at logic [0]3) Current Sense Input greater than 100 mV4) Undervoltage Lockout, activation of one or more of
the comparators5) Thermal Shutdown, maximum junction temperature
being exceededThis unique output can also be used to distinguish between
motor start−up or sustained operation in an overloadedcondition. With the addition of an RC network between theFault Output and the enable input, it is possible to create atime−delayed latched shutdown for overcurrent. The addedcircuitry shown in Figure 23 makes easy starting of motorsystems which have high inertial loads by providingadditional starting torque, while still preserving overcurrentprotection. This task is accomplished by setting the currentlimit to a higher than nominal value for a predetermined time.During an excessively long overcurrent condition, capacitorCDLY will charge, causing the enable input to cross itsthreshold to a low state. A latch is then formed by the positivefeedback loop from the Fault Output to the Output Enable.Once set, by the Current Sense Input, it can only be reset byshorting CDLY or cycling the power supplies.
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com14
Drive OutputsThe three top drive outputs (Pins 1, 2, 24) are open
collector NPN transistors capable of sinking 50 mA with aminimum breakdown of 30 V. Interfacing into highervoltage applications is easily accomplished with the circuitsshown in Figures 24 and 25.
The three totem pole bottom drive outputs (Pins 19, 20,21) are particularly suited for direct drive of N−ChannelMOSFETs or NPN bipolar transistors (Figures 26, 27, 28and 29). Each output is capable of sourcing and sinking upto 100 mA. Power for the bottom drives is supplied from VC(Pin 18). This separate supply input allows the designeradded flexibility in tailoring the drive voltage, independent
of VCC. A zener clamp should be connected to this inputwhen driving power MOSFETs in systems where VCC isgreater than 20 V so as to prevent rupture of the MOSFETgates.
The control circuitry ground (Pin 16) and current senseinverting input (Pin 15) must return on separate paths to thecentral input source ground.
Thermal ShutdownInternal thermal shutdown circuitry is provided to protect
the IC in the event the maximum junction temperature isexceeded. When activated, typically at 170°C, the IC acts asthough the Output Enable was grounded.
tDLY RDLY CDLY In Vref – (IIL enable RDLY)
Vth enable – (IIL enable RDLY)
Figure 23. Timed Delayed Latched Over Current Shutdown
24
20
2
1
21
REF
UVLO
Reset
POSDEC
4
8
3
17
22
7
6
5
14
VM
CDLY
25 μA
Load
Figure 24. High Voltage Interface withNPN Power Transistors
Transistor Q1 is a common base stage used to level shift from VCC to thehigh motor voltage, VM. The collector diode is required if VCC is presentwhile VM is low.
Q2
RDLY CDLY In6.25 – (20 x 10–6 RDLY)
1.4 – (20 x 10–6 RDLY)
24
20
2
1
21
RotorPositionDecoder
14
VM
19
Q1
VCC
Q3
Q4
RDLY
18
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com15
Figure 25. High Voltage Interface with N−Channel Power MOSFETs
Figure 26. Current Waveform Spike Suppression
The addition of the RC filter will eliminate current−limit instability caused by theleading edge spike on the current waveform. Resistor RS should be a low in-ductance type.
Load
24
20
2
1
21
RotorPositionDecoder
14 VM = 170 V
19
VCC = 12 V
Q4
1
2 4
56
MOC8204Optocoupler
1N4744
1.0 k
4.7 k1.0 M
VBoost
15
20
21
19
Brake Input23
9
RS
R
C
40 k
100 mV
Figure 27. MOSFET Drive Precautions Figure 28. Bipolar Transistor Drive
t
+
0
-
IB
Base ChargeRemoval
C
C
C
Series gate resistor Rg will dampen any high frequency oscillations causedby the MOSFET input capacitance and any series wiring induction in thegate−source circuit. Diode D is required if the negative current into the Bot-tom Drive Outputs exceeds 50 mA.
The totem−pole output can furnish negative base current for enhanced tran-sistor turn−off, with the addition of capacitor C.
15
20
21
19
Brake Input23
9
D = 1N5819
40 k
100 mV
Rg
Rg
Rg
D
D
D
15
20
21
19
Brake Input23
940 k
100 mV
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com16
Figure 29. Current Sensing Power MOSFETs Figure 30. High Voltage Boost Supply
D
G S
RS
M K
SENSEFET
Virtually lossless current sensing can be achieved with the implementation ofSENSEFET power switches.
VPin9 RS Ipk RDS(on)
rDM(on) RS
Power Ground:To Input Source Return
If: SENSEFET = MPT10N10MRS = 200 Ω, 1/4 W
Then : VPin 9 ≈ 0.75 Ipk
16 Gnd
Control Circuitry Ground (Pin 16) and Current Sense Inverting Input (Pin 15)must return on separate paths to the Central Input Source Ground.
15
20
21
19
9
100 mV
This circuit generates VBoost for Figure 25.
1.0/200 VVBoost
*
221
*1N5352AMC1555
5
2
6
0.001 18 k
3
VM + 12
VCC = 12 V
4
VM = 170 V
R
SQ
* = MUR115
8
Boost Current (mA)
VM + 4.040
76020
VM + 8.0
Boos
tVol
tage
(V)
0
Figure 31. Differential Input Speed Controller Figure 32. Controlled Acceleration/Deceleration
R4
R2
R1
R3
13VB
VA
REF
PWM
EA
8
7
11
12
VPin13 VAR3 R4R1 R2
R2R3
R4R3
VBResistor R1 with capacitor C sets the acceleration time constant while R2controls the deceleration. The values of R1 and R2 should be at least tentimes greater than the speed set potentiometer to minimize time constantvariations with different speed settings.
R1
EAR2
8
PWMC
Enable
IncreaseSpeed
7
12
11
13
REF
25 μA
25 μA
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com17
PWM
EA
8
7
11
The SN74LS145 is an open collector BCD to One of Ten decoder. When con-nected as shown, input codes 0000 through 1001 steps the PWM in incre-ments of approximately 10% from 0 to 90% on−time. Input codes 1010through 1111 will produce 100% on−time or full motor speed.
Figure 33. Digital Speed Controller Figure 34. Closed Loop Speed Control
16VCC
Gnd Q0
2 40.4 k
8
P0
BCDInputs
Q9
Q8
Q7
Q6
Q5
Q4
Q3
Q2
Q1
P3
P2
P1
100 k
1
51.3 k3
4
5
6
7
63.6 k
77.6 k
92.3 k
108 k
9 126 k
11
145 k
166 k
10
5.0 V
SN74LS
145
REF
15
14
13
12 25 μA
13
12
13
REF
PWM
EA
8
7
11
12
The rotor position sensors can be used as a tachometer. By differentiatingthe positive−going edges and then integrating them over time, a voltageproportional to speed can be generated. The error amp compares this volt-age to that of the speed set to control the PWM.
0.22
1.0 M
0.1
100 k
0.01
10 k
10 k
1.0 M
To SensorInput (Pin 4) 25 μA
13
REF
PWM
EA
8
711
12
This circuit can control the speed of a cooling fan proportional to the differencebetween the sensor and set temperatures. The control loop is closed as theforced air cools the NTC thermistor. For controlled heating applications, ex-change the positions of R1 and R2.
Figure 35. Closed Loop Temperature Control
TR1
R6
R5
R2R3
R4
VB Vref
R5R6
1R3 R5 R6
VPin3 VrefR3 R4R1 R2
R2R3
R4R3
VB
25 μA
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com18
SYSTEM APPLICATIONS
Three Phase Motor CommutationThe three phase application shown in Figure 36 is a
full−featured open loop motor controller with full wave, sixstep drive. The upper power switch transistors areDarlingtons while the lower devices are power MOSFETs.Each of these devices contains an internal parasitic catchdiode that is used to return the stator inductive energy backto the power supply. The outputs are capable of driving adelta or wye connected stator, and a grounded neutral wyeif split supplies are used. At any given rotor position, onlyone top and one bottom power switch (of different totempoles) is enabled. This configuration switches both ends ofthe stator winding from supply to ground which causes thecurrent flow to be bidirectional or full wave. A leading edgespike is usually present on the current waveform and cancause a current−limit instability. The spike can be eliminatedby adding an RC filter in series with the Current Sense Input.Using a low inductance type resistor for RS will also aid in
spike reduction. Care must be taken in the selection of thebottom power switch transistors so that the current duringbraking does not exceed the device rating. During braking,the peak current generated is limited only by the seriesresistance of the conducting bottom switch and winding.
Ipeak VM EMF
Rswitch Rwinding
If the motor is running at maximum speed with no load, thegenerated back EMF can be as high as the supply voltage,and at the onset of braking, the peak current may approachtwice the motor stall current. Figure 37 shows thecommutation waveforms over two electrical cycles. Thefirst cycle (0° to 360°) depicts motor operation at full speedwhile the second cycle (360° to 720°) shows a reduced speedwith about 50% pulse width modulation. The currentwaveforms reflect a constant torque load and are shownsynchronous to the commutation frequency for clarity.
Figure 36. Three Phase, Six Step, Full Wave Motor Controller
RS
R
C
Q5
Q6
Q4
VM
S
Motor
A
Q3
S
C
B
Q1
Q2
Enable
QS
CT
RRT
Oscillator
Error Amp
PWM
ThermalShutdown
ReferenceRegulator
Lockout
UndervoltageVM
Fwd/Rev
QR
S
Faster
SpeedSet
RotorPositionDecoder
60°/120°
Brake
4
8
3
17
22
7
6
5
18
13
11
12
10
24
20
2
1
21
14
9
19
15
FaultInd.
Gnd 16 23
25 μA
ILimit
N
N
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com19
Figure 37. Three Phase, Six Step, Full Wave Commutation Waveforms
Rotor Electrical Position (Degrees)
100 000001011111110100000001011111110
720660600540480420360300240180120600
SA
SB
SC
Code
SC
SB
Code
SA
Sensor Inputs60°/120°
Select PinOpen
Sensor Inputs60°/120°
Select PinGrounded
AB
BB
Q2 + Q6
CB
Q2 + Q4 Q3 + Q4 Q3 + Q5 Q1 + Q5 Q1 + Q6
Bottom DriveOutputs
Q2 + Q6 Q2 + Q4 Q3 + Q4 Q3 + Q5
Motor DriveCurrent
B
Fwd/Rev = 1
C
−
O
+
−
O
+
ConductingPower Switch
TransistorsQ1 + Q5
Top DriveOutputs
Q1 + Q6
A
BT
AT
CT
−
O
+
100 110 001011 001011110100010 010 101101
Reduced Speed ( ≈ 50% PWM)Full Speed (No PWM)
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com20
Figure 38 shows a three phase, three step, half wave motorcontroller. This configuration is ideally suited forautomotive and other low voltage applications since there isonly one power switch voltage drop in series with a givenstator winding. Current flow is unidirectional or half wavebecause only one end of each winding is switched.Continuous braking with the typical half wave arrangementpresents a motor overheating problem since stator current islimited only by the winding resistance. This is due to the lackof upper power switch transistors, as in the full wave circuit,used to disconnect the windings from the supply voltage
VM. A unique solution is to provide braking until the motorstops and then turn off the bottom drives. This can beaccomplished by using the Fault Output in conjunction withthe Output Enable as an over current timer. ComponentsRDLY and CDLY are selected to give the motor sufficient timeto stop before latching the Output Enable and the top driveAND gates low. When enabling the motor, the brake switchis closed and the PNP transistor (along with resistors R1 andRDLY) are used to reset the latch by discharging CDLY. Thestator flyback voltage is clamped by a single zener and threediodes.
Figure 38. Three Phase, Three Step, Half Wave Motor Controller
Motor
9
24
20
QS
CT
R
RT
Oscillator
Gnd
ILimit
Error Amp
PWM
ThermalShutdown
ReferenceRegulator
Lockout
UndervoltageVM
4
2
1
21
16
10
11
13
8
12
3
17
22
7
6
5
Fwd/Rev
QR
S
19
Faster
60°/120°
SS
VM
SpeedSet
RotorPositionDecoder
18
Brake
15
14
23
CDLY
RDLY
R2
R1
25 μA
N
N
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com21
Three Phase Closed Loop ControllerThe MC33035, by itself, is only capable of open loop
motor speed control. For closed loop motor speed control,the MC33035 requires an input voltage proportional to themotor speed. Traditionally, this has been accomplished bymeans of a tachometer to generate the motor speed feedbackvoltage. Figure 39 shows an application whereby anMC33039, powered from the 6.25 V reference (Pin 8) of theMC33035, is used to generate the required feedback voltagewithout the need of a costly tachometer. The same Hallsensor signals used by the MC33035 for rotor positiondecoding are utilized by the MC33039. Every positive ornegative going transition of the Hall sensor signals on anyof the sensor lines causes the MC33039 to produce an outputpulse of defined amplitude and time duration, as determinedby the external resistor R1 and capacitor C1. The output train
of pulses at Pin 5 of the MC33039 are integrated by the erroramplifier of the MC33035 configured as an integrator toproduce a DC voltage level which is proportional to themotor speed. This speed proportional voltage establishes thePWM reference level at Pin 13 of the MC33035 motorcontroller and closes the feedback loop. The MC33035outputs drive a TMOS power MOSFET 3−phase bridge.High currents can be expected during conditions of start−up,breaking, and change of direction of the motor.
The system shown in Figure 39 is designed for a motorhaving 120/240 degrees Hall sensor electrical phasing. Thesystem can easily be modified to accommodate 60/300degree Hall sensor electrical phasing by removing thejumper (J2) at Pin 22 of the MC33035.
Figure 39. Closed Loop Brushless DC Motor ControlUsing The MC33035 and MC33039
Motor
TP2
0.05/1.0 W
0.1 33
TP1
1.0 k
VM (18 to 30 V)
10000.11.1 k
Close Loop
0.1
1.0 M
0.01Speed
Faster
4.7 k
F/RBrake
1.0 k
470
470
470
1N5819
1.1 k 1.1 k
1.0 k
1
2
3
4
8
7
6
5
1
2
3
4
9
5
6
7
8
10
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
MC33035
MC33039
1.0 MR1
750 pFC1
10 k
S S
J2
100 k
10011
12
14
13
5.1 kEnable J1
330
47 μF
1N5355B18 V
2.2 k
0.1
1N4148
Latch OnFault
Fault
Reset
N
N
2.2 k
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com22
Sensor Phasing ComparisonThere are four conventions used to establish the relative
phasing of the sensor signals in three phase motors. With sixstep drive, an input signal change must occur every 60electrical degrees; however, the relative signal phasing isdependent upon the mechanical sensor placement. Acomparison of the conventions in electrical degrees is shownin Figure 40. From the sensor phasing table in Figure 41,note that the order of input codes for 60° phasing is thereverse of 300°. This means the MC33035, when configuredfor 60° sensor electrical phasing, will operate a motor witheither 60° or 300° sensor electrical phasing, but resulting inopposite directions of rotation. The same is true for the partwhen it is configured for 120° sensor electrical phasing; themotor will operate equally, but will result in oppositedirections of rotation for 120° for 240° conventions.
Figure 40. Sensor Phasing Comparison
Rotor Electrical Position (Degrees)
300°
240°
720660600540480420360300240180120600
SB
SA
120°
60°
SC
SA
SB
SC
SC
SB
SA
SC
SB
SA
Sen
sor
Ele
ctri
cal P
has
ing
Sensor Electrical Phasing (Degrees)
60° 120° 240° 300°
SA SB SC SA SB SC SA SB SC SA SB SC
1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0
0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0
0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1
0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1
Figure 41. Sensor Phasing Table
In this data sheet, the rotor position is always given inelectrical degrees since the mechanical position is a functionof the number of rotating magnetic poles. The relationshipbetween the electrical and mechanical position is:
Electrical Degrees Mechanical Degrees#Rotor Poles2
An increase in the number of magnetic poles causes more
electrical revolutions for a given mechanical revolution.General purpose three phase motors typically contain a fourpole rotor which yields two electrical revolutions for onemechanical.
Two and Four Phase Motor CommutationThe MC33035 is also capable of providing a four step
output that can be used to drive two or four phase motors.The truth table in Figure 42 shows that by connecting sensorinputs SB and SC together, it is possible to truncate thenumber of drive output states from six to four. The outputpower switches are connected to BT, CT, BB, and CB.Figure 43 shows a four phase, four step, full wave motorcontrol application. Power switch transistors Q1 through Q8are Darlington type, each with an internal parasitic catchdiode. With four step drive, only two rotor position sensorsspaced at 90 electrical degrees are required. Thecommutation waveforms are shown in Figure 44.
Figure 45 shows a four phase, four step, half wave motorcontroller. It has the same features as the circuit in Figure 38,except for the deletion of speed control and braking.
MC33035 (60°/120° Select Pin Open)
Inputs Outputs
Sensor ElectricalSpacing* = 90°
Top Drives Bottom Drives
SA SB F/R BT CT BB CB
1100
0110
1111
1011
1101
0001
1000
1100
0110
0000
1110
0111
0100
0010
*With MC33035 sensor input SB connected to SC.
Figure 42. Two and Four Phase, Four Step,Commutation Truth Table
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com23
CT
RT
VM
Enab
le
Fwd/
Rev
101312118177223654
91920
Lock
out
21
Rot
or
Und
ervo
ltage
241
Mo
tor
2
Ref
eren
ce
Ther
mal
Osc
illato
r
Gnd
16
Q5Q1
Q2
Q6
Q7
Q3
Q4
Q8
V M
R
CR
S
Posi
tion
Dec
oder
Shut
dow
n
Reg
ulat
or
Erro
r Am
p
PWM
I Lim
it
SRQ
RSQ
A B DC
S
S
18
1514
23
25
Aμ
Faul
tIn
d.
N
N
Figure 43. Four Phase, Four Step, Full Wave Motor Controller
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com24
ConductingPower Switch
Transistors
A
SA
SB
Code
Q3 + Q5
Rotor Electrical Position (Degrees)
Fwd/Rev = 1
-
O
+
−
−
D
C
+
O
−
O
+
B
+
CB
O
BB
CT
BT
Q2 + Q8Q1 + Q7Q4 + Q6Q3 + Q5Q2 + Q8Q1 + Q7Q4 + Q6
0001111000011010
Motor DriveCurrent
Bottom DriveOutputs
Top DriveOutputs
Sensor Inputs60°/120°
Select PinOpen
180 270 360 450 540 630 7200 90
Figure 44. Four Phase, Four Step, Full Wave Motor Controller
Full Speed (No PWM)
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com25
R
VM
RS
Mo
tor
SN
CT
RT
VM
Enab
le
Fwd/
Rev
101312118177223654
91920
Lock
out
21
Rot
or
Und
ervo
ltage
2412
Ref
eren
ce
Ther
mal
Osc
illato
r
Gnd
16
Posi
tion
Dec
oder
Shut
dow
n
Reg
ulat
or
Erro
r Am
p
PWM
I Lim
it
SRQ
RSQ
18
1514
23 Brak
e
25
Aμ
Faul
tIn
d.
C
NS
Figure 45. Four Phase, Four Step, Half Wave Motor Controller
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com26
Brush Motor ControlThough the MC33035 was designed to control brushless
DC motors, it may also be used to control DC brush typemotors. Figure 46 shows an application of the MC33035driving a MOSFET H−bridge affording minimal parts countto operate a brush−type motor. Key to the operation is theinput sensor code [100] which produces a top−left (Q1) anda bottom−right (Q3) drive when the controller’sforward/reverse pin is at logic [1]; top−right (Q4), bottom−left(Q2) drive is realized when the Forward/Reverse pin is atlogic [0]. This code supports the requirements necessary forH−bridge drive accomplishing both direction and speedcontrol.
The controller functions in a normal manner with a pulsewidth modulated frequency of approximately 25 kHz.Motor speed is controlled by adjusting the voltage presentedto the noninverting input of the error amplifier establishingthe PWM’s slice or reference level. Cycle−by−cycle currentlimiting of the motor current is accomplished by sensing thevoltage (100 mV) across the RS resistor to ground of theH−bridge motor current. The over current sense circuit
makes it possible to reverse the direction of the motor, usingthe normal forward/reverse switch, on the fly and not haveto completely stop before reversing.
LAYOUT CONSIDERATIONS
Do not attempt to construct any of the brushless motorcontrol circuits on wire−wrap or plug−in prototypeboards. High frequency printed circuit layout techniquesare imperative to prevent pulse jitter. This is usually causedby excessive noise pick−up imposed on the current sense orerror amp inputs. The printed circuit layout should containa ground plane with low current signal and high drive andoutput buffer grounds returning on separate paths back to thepower supply input filter capacitor VM. Ceramic bypasscapacitors (0.1 μF) connected close to the integrated circuitat VCC, VC, Vref and the error amp noninverting input maybe required depending upon circuit layout. This provides alow impedance path for filtering any high frequency noise.All high current loops should be kept as short as possibleusing heavy copper runs to minimize radiated EMI.
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com27
9
24
20
QS
0.005
R
10 k
Oscillator
Gnd
ILimit
Error Amp
PWM
ThermalShutdown
ReferenceRegulator
Lockout
Undervoltage+12 V
4
2
1
21
16
10
11
13
8
12
3
17
22
7
6
5
Fwd/Rev
QR
S
19
Faster
RotorPositionDecoder
18
Brake
15
14
23
25 μA
Figure 46. H−Bridge Brush−Type Controller
RS
1.0 k
0.001
22
22
DC BrushMotor
M
+12 V
1.0 k
1.0 k
Q1*
Q2*
Q4*
Q3*
Enable
10 k
FaultInd.
20 k
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com28
ORDERING INFORMATION
Device Operating Temperature Range Package Shipping†
MC33035DWG
TA = −40°C to +85°C
SOIC−24 WB(Pb−Free)
30 Units / Rail
MC33035DWR2G SOIC−24 WB(Pb−Free)
1000 Tape & Reel
MC33035PG PDIP−24(Pb−Free)
15 Units / Tube
NCV33035DWR2*
TA = −40°C to +125°C
SOIC−24 WB 1000 Tape & Reel
NCV33035DWR2G* SOIC−24 WB(Pb−Free)
1000 Tape & Reel
†For information on tape and reel specifications, including part orientation and tape sizes, please refer to our Tape and Reel PackagingSpecification Brochure, BRD8011/D.
*NCV33035: Tlow = −40C, Thigh = +125C. Guaranteed by design. NCV prefix for automotive and other applications requiring unique site andcontrol change requirements; AEC−Q100 Qualified and PPAP Capable.
PDIP−24P SUFFIXCASE 724
1
24
MC33035PAWLYYWWG
MARKING DIAGRAMS
A = Assembly LocationWL = Wafer LotYY = YearWW = Work WeekG = Pb−Free Package
24
1
MC33035DWAWLYYWWG
SO−24DW SUFFIXCASE 751E
24
1
NCV33035DWAWLYYWWG
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com29
PACKAGE DIMENSIONS
PDIP−24CASE 724−03
ISSUE D
MIN MINMAX MAXINCHES MILLIMETERS
DIM1.2650.2700.1750.020
0.060
0.0120.140
15° 0.040
0.050 BSC
0.100 BSC
0.300 BSC
1.27 BSC
2.54 BSC
7.62 BSC
ABCDEFGJKLMN
31.256.353.690.38
1.02
0.182.80
0° 0.51
32.136.854.440.51
1.52
0.303.55
15° 1.01
1.2300.2500.1450.015
0.040
0.0070.110
0° 0.020
NOTES:1. CHAMFERED CONTOUR OPTIONAL.2. DIMENSION L TO CENTER OF LEADS WHEN
FORMED PARALLEL.3. DIMENSIONING AND TOLERANCING PER ANSI
Y14.5M, 1982.4. CONTROLLING DIMENSION: INCH.
1 12
1324
-A-
-B-
C
K
N
-T-SEATINGPLANE
GE
F
D 24 PL
J 24 PL
M
NOTE 1
L
0.25 (0.010) T AM M
0.25 (0.010) T BM M
MC33035, NCV33035
http://onsemi.com30
PACKAGE DIMENSIONS
SOIC−24 WBCASE 751E−04
ISSUE F
bM0.25 C
SEATINGPLANE
A1
M
L
DETAIL A
END VIEW
h
NOTES:1. DIMENSIONING AND TOLERANCING PER ASME
Y14.5M, 1994.2. CONTROLLING DIMENSION: MILLIMETERS.3. DIMENSIONS b AND c APPLY TO THE FLAT SEC-
TION OF THE LEAD AND ARE MEASURED BE-TWEEN 0.10 AND 0.25 FROM THE LEAD TIP.
4. DIMENSIONS D AND E1 DO NOT INCLUDE MOLDFLASH, PROTRUSIONS OR GATE BURRS. MOLDFLASH, PROTRUSIONS OR GATE BURRS SHALLNOT EXCEED 0.15 mm PER SIDE. INTERLEADFLASH OR PROTRUSION SHALL NOT EXCEED0.25 PER SIDE. DIMENSIONS D AND E1 AREDETERMINED AT DATUM H.
5. A1 IS DEFINED AS THE VERTICAL DISTANCEFROM THE SEATING PLANE TO THE LOWESTPOINT ON THE PACKAGE BODY.
NOTE 3
PIN 1
121
24 13
TOP VIEW DIM MIN MAXMILLIMETERS
A 2.35 2.65
b 0.35 0.49
e 1.27 BSCh 0.25 0.75
c 0.23 0.32
A1 0.13 0.29
L 0.41 0.90M 0 8
D
E1
SIDE VIEW
11.00
24X0.52
24X1.62
1.27
DIMENSIONS: MILLIMETERS
1
PITCH
*For additional information on our Pb−Free strategy and solderingdetails, please download the ON Semiconductor Soldering andMounting Techniques Reference Manual, SOLDERRM/D.
SOLDERING FOOTPRINT*
E 10.30 BSC
RECOMMENDED
INDICATOR A B
0.25 C
24X
BA
C
A
NOTE 5
x 45
cNOTE 3 DETAIL A
C
H
D 15.25 15.54
E1 7.40 7.60
E
S S
e
ON Semiconductor and are registered trademarks of Semiconductor Components Industries, LLC (SCILLC). SCILLC owns the rights to a number of patents, trademarks,copyrights, trade secrets, and other intellectual property. A listing of SCILLC’s product/patent coverage may be accessed at www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. SCILLCreserves the right to make changes without further notice to any products herein. SCILLC makes no warranty, representation or guarantee regarding the suitability of its products for anyparticular purpose, nor does SCILLC assume any liability arising out of the application or use of any product or circuit, and specifically disclaims any and all liability, including withoutlimitation special, consequential or incidental damages. “Typical” parameters which may be provided in SCILLC data sheets and/or specifications can and do vary in different applicationsand actual performance may vary over time. All operating parameters, including “Typicals” must be validated for each customer application by customer’s technical experts. SCILLCdoes not convey any license under its patent rights nor the rights of others. SCILLC products are not designed, intended, or authorized for use as components in systems intended forsurgical implant into the body, or other applications intended to support or sustain life, or for any other application in which the failure of the SCILLC product could create a situation wherepersonal injury or death may occur. Should Buyer purchase or use SCILLC products for any such unintended or unauthorized application, Buyer shall indemnify and hold SCILLC andits officers, employees, subsidiaries, affiliates, and distributors harmless against all claims, costs, damages, and expenses, and reasonable attorney fees arising out of, directly or indirectly,any claim of personal injury or death associated with such unintended or unauthorized use, even if such claim alleges that SCILLC was negligent regarding the design or manufactureof the part. SCILLC is an Equal Opportunity/Affirmative Action Employer. This literature is subject to all applicable copyright laws and is not for resale in any manner.
PUBLICATION ORDERING INFORMATIONN. American Technical Support: 800−282−9855 Toll FreeUSA/Canada
Europe, Middle East and Africa Technical Support:Phone: 421 33 790 2910
Japan Customer Focus CenterPhone: 81−3−5817−1050
MC33035/D
LITERATURE FULFILLMENT:Literature Distribution Center for ON SemiconductorP.O. Box 5163, Denver, Colorado 80217 USAPhone: 303−675−2175 or 800−344−3860 Toll Free USA/CanadaFax: 303−675−2176 or 800−344−3867 Toll Free USA/CanadaEmail: [email protected]
ON Semiconductor Website: www.onsemi.com
Order Literature: http://www.onsemi.com/orderlit
For additional information, please contact your localSales Representative
IRF3205HEXFET® Power MOSFET
01/25/01
Absolute Maximum Ratings
Parameter Typ. Max. UnitsRθJC Junction-to-Case ––– 0.75RθCS Case-to-Sink, Flat, Greased Surface 0.50 ––– °C/WRθJA Junction-to-Ambient ––– 62
Thermal Resistance
www.irf.com 1
VDSS = 55V
RDS(on) = 8.0mΩ
ID = 110AS
D
G
TO-220AB
Advanced HEXFET® Power MOSFETs from InternationalRectifier utilize advanced processing techniques to achieveextremely low on-resistance per silicon area. Thisbenefit, combined with the fast switching speed andruggedized device design that HEXFET power MOSFETsare well known for, provides the designer with an extremelyefficient and reliable device for use in a wide variety ofapplications.
The TO-220 package is universally preferred for allcommercial-industrial applications at power dissipationlevels to approximately 50 watts. The low thermalresistance and low package cost of the TO-220 contributeto its wide acceptance throughout the industry.
Advanced Process Technology Ultra Low On-Resistance Dynamic dv/dt Rating 175°C Operating Temperature Fast Switching Fully Avalanche Rated
Description
Parameter Max. UnitsID @ TC = 25°C Continuous Drain Current, VGS @ 10V 110 ID @ TC = 100°C Continuous Drain Current, VGS @ 10V 80 AIDM Pulsed Drain Current 390PD @TC = 25°C Power Dissipation 200 W
Linear Derating Factor 1.3 W/°CVGS Gate-to-Source Voltage ± 20 VIAR Avalanche Current 62 AEAR Repetitive Avalanche Energy 20 mJdv/dt Peak Diode Recovery dv/dt 5.0 V/nsTJ Operating Junction and -55 to + 175TSTG Storage Temperature Range
Soldering Temperature, for 10 seconds 300 (1.6mm from case )°C
Mounting torque, 6-32 or M3 srew 10 lbf•in (1.1N•m)
PD-91279E
IRF3205
2 www.irf.com
S
D
G
Parameter Min. Typ. Max. Units ConditionsIS Continuous Source Current MOSFET symbol
(Body Diode)––– –––
showing theISM Pulsed Source Current integral reverse
(Body Diode)––– –––
p-n junction diode.VSD Diode Forward Voltage ––– ––– 1.3 V TJ = 25°C, IS = 62A, VGS = 0V trr Reverse Recovery Time ––– 69 104 ns TJ = 25°C, IF = 62AQrr Reverse Recovery Charge ––– 143 215 nC di/dt = 100A/µs
ton Forward Turn-On Time Intrinsic turn-on time is negligible (turn-on is dominated by LS+LD)
Source-Drain Ratings and Characteristics
110
390
A
Starting TJ = 25°C, L = 138µH RG = 25Ω, IAS = 62A. (See Figure 12)
Repetitive rating; pulse width limited by max. junction temperature. ( See fig. 11 )
Notes:
ISD ≤ 62A, di/dt ≤ 207A/µs, VDD ≤ V(BR)DSS, TJ ≤ 175°C
Pulse width ≤ 400µs; duty cycle ≤ 2%.
Electrical Characteristics @ TJ = 25°C (unless otherwise specified)
Calculated continuous current based on maximum allowable junction temperature. Package limitation current is 75A.
Parameter Min. Typ. Max. Units ConditionsV(BR)DSS Drain-to-Source Breakdown Voltage 55 ––– ––– V VGS = 0V, ID = 250µA∆V(BR)DSS/∆TJ Breakdown Voltage Temp. Coefficient ––– 0.057 ––– V/°C Reference to 25°C, ID = 1mARDS(on) Static Drain-to-Source On-Resistance ––– ––– 8.0 mΩ VGS = 10V, ID = 62AVGS(th) Gate Threshold Voltage 2.0 ––– 4.0 V VDS = VGS, ID = 250µAgfs Forward Transconductance 44 ––– ––– S VDS = 25V, ID = 62A
––– ––– 25µA
VDS = 55V, VGS = 0V––– ––– 250 VDS = 44V, VGS = 0V, TJ = 150°C
Gate-to-Source Forward Leakage ––– ––– 100 VGS = 20VGate-to-Source Reverse Leakage ––– ––– -100
nAVGS = -20V
Qg Total Gate Charge ––– ––– 146 ID = 62AQgs Gate-to-Source Charge ––– ––– 35 nC VDS = 44VQgd Gate-to-Drain ("Miller") Charge ––– ––– 54 VGS = 10V, See Fig. 6 and 13td(on) Turn-On Delay Time ––– 14 ––– VDD = 28Vtr Rise Time ––– 101 ––– ID = 62Atd(off) Turn-Off Delay Time ––– 50 ––– RG = 4.5Ωtf Fall Time ––– 65 ––– VGS = 10V, See Fig. 10
Between lead,––– –––
6mm (0.25in.)from packageand center of die contact
Ciss Input Capacitance ––– 3247 ––– VGS = 0VCoss Output Capacitance ––– 781 ––– VDS = 25VCrss Reverse Transfer Capacitance ––– 211 ––– pF ƒ = 1.0MHz, See Fig. 5EAS Single Pulse Avalanche Energy ––– 1050 264 mJ IAS = 62A, L = 138µH
nHLD Internal Drain Inductance
LS Internal Source Inductance ––– –––S
D
G
IGSS
ns
4.5
7.5
IDSS Drain-to-Source Leakage Current
This is a typical value at device destruction and represents operation outside rated limits.This is a calculated value limited to TJ = 175°C.
IRF3205
www.irf.com 3
Fig 2. Typical Output CharacteristicsFig 1. Typical Output Characteristics
Fig 3. Typical Transfer Characteristics Fig 4. Normalized On-ResistanceVs. Temperature
1
10
100
1000
0.1 1 10 100
20µs PULSE WIDTHT = 25 CJ °
TOP
BOTTOM
VGS15V10V8.0V7.0V6.0V5.5V5.0V4.5V
V , Drain-to-Source Voltage (V)
I
, D
rain
-to-
Sou
rce
Cur
rent
(A
)
DS
D
4.5V
1
10
100
1000
0.1 1 10 100
20µs PULSE WIDTHT = 175 CJ °
TOP
BOTTOM
VGS15V10V8.0V7.0V6.0V5.5V5.0V4.5V
V , Drain-to-Source Voltage (V)I
,
Dra
in-t
o-S
ourc
e C
urre
nt (
A)
DSD
4.5V
-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
T , Junction Temperature( C)
R
, D
rain
-to-
Sou
rce
On
Res
ista
nce
(Nor
mal
ized
)
J
DS
(on)
°
V =
I =
GS
D
10V
107A
1
10
100
1000
4 6 8 10 12
V = 25V20µs PULSE WIDTH
DS
V , Gate-to-Source Voltage (V)
I
, D
rain
-to-
Sou
rce
Cur
rent
(A
)
GS
D
T = 25 CJ °
T = 175 CJ °
IRF3205
4 www.irf.com
Fig 7. Typical Source-Drain DiodeForward Voltage
Fig 5. Typical Capacitance Vs.Drain-to-Source Voltage
Fig 6. Typical Gate Charge Vs.Gate-to-Source Voltage
Fig 7. Typical Source-Drain DiodeForward Voltage
Fig 8. Maximum Safe Operating Area
1 10 100
VDS, Drain-to-Source Voltage (V)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
C, C
apac
itanc
e(pF
)
Coss
Crss
Ciss
VGS = 0V, f = 1 MHZCiss = Cgs + Cgd, Cds SHORTED
Crss = Cgd Coss = Cds + Cgd
0 20 40 60 80 100 1200
2
4
6
8
10
12
14
16
Q , Total Gate Charge (nC)
V
,
Gat
e-to
-Sou
rce
Vol
tage
(V
)
G
GS
I =D 62A
V = 11VDS
V = 27VDS
V = 44VDS
1
10
100
1000
10000
1 10 100 1000
OPERATION IN THIS AREA LIMITEDBY RDS(on)
Single Pulse T T
= 175 C= 25 C°
°JC
V , Drain-to-Source Voltage (V)
I
, D
rain
Cur
rent
(A
)I
,
Dra
in C
urre
nt (
A)
DS
D
10us
100us
1ms
10ms
0.1
1
10
100
1000
0.2 0.8 1.4 2.0 2.6
V ,Source-to-Drain Voltage (V)
I
, Rev
erse
Dra
in C
urre
nt (
A)
SD
SD
V = 0 V GS
T = 25 CJ °
T = 175 CJ °
IRF3205
www.irf.com 5
RD
Fig 9. Maximum Drain Current Vs.Case Temperature
Fig 10a. Switching Time Test Circuit
VDS
90%
10%VGS
td(on) tr td(off) tf
Fig 10b. Switching Time Waveforms
Fig 11. Maximum Effective Transient Thermal Impedance, Junction-to-Case
VDS
Pulse Width ≤ 1 µsDuty Factor ≤ 0.1 %
VGS
RG
D.U.T.
10V
+-
25 50 75 100 125 150 1750
20
40
60
80
100
120
T , Case Temperature ( C)
I ,
Dra
in C
urre
nt (
A)
°C
D
LIMITED BY PACKAGE
Fig 9. Maximum Drain Current Vs.Case Temperature
Fig 10a. Switching Time Test Circuit
VDS
90%
10%VGS
td(on) tr td(off) tf
Fig 10b. Switching Time Waveforms
Fig 11. Maximum Effective Transient Thermal Impedance, Junction-to-Case
VDS
Pulse Width ≤ 1 µsDuty Factor ≤ 0.1 %
VGS
RG
D.U.T.
10V
VDD
0.01
0.1
1
0.00001 0.0001 0.001 0.01 0.1 1
Notes:1. Duty factor D = t / t2. Peak T = P x Z + T
1 2
J DM thJC C
P
t
t
DM
1
2
t , Rectangular Pulse Duration (sec)
The
rmal
Res
pons
e(Z
)
1
thJC
0.010.02
0.05
0.10
0.20
D = 0.50
SINGLE PULSE(THERMAL RESPONSE)
IRF3205
6 www.irf.com
QG
QGS QGD
VG
Charge
D.U.T.VDS
IDIG
3mA
VGS
.3µF
50KΩ
.2µF12V
Current RegulatorSame Type as D.U.T.
Current Sampling Resistors
+
-10 V
Fig 13b. Gate Charge Test CircuitFig 13a. Basic Gate Charge Waveform
Fig 12b. Unclamped Inductive Waveforms
Fig 12a. Unclamped Inductive Test Circuit
tp
V (B R )D S S
IA S
Fig 12c. Maximum Avalanche EnergyVs. Drain Current
R G
IA S
0 .01Ωtp
D .U .T
LV D S
+- VD D
D R IV E R
A
15V
20V
25 50 75 100 125 150 1750
100
200
300
400
500
Starting T , Junction Temperature ( C)
E
, S
ingl
e P
ulse
Ava
lanc
he E
nerg
y (m
J)
J
AS
°
IDTOP
BOTTOM
25A 44A 62A
IRF3205
www.irf.com 7
P.W.Period
di/dt
Diode Recoverydv/dt
Ripple ≤ 5%
Body Diode Forward DropRe-AppliedVoltage
ReverseRecoveryCurrent
Body Diode ForwardCurrent
VGS=10V
VDD
ISD
Driver Gate Drive
D.U.T. ISD Waveform
D.U.T. VDS Waveform
Inductor Curent
D = P.W.Period
+
-
+
+
+-
-
-
Fig 14. For N-Channel HEXFETS
* VGS = 5V for Logic Level Devices
Peak Diode Recovery dv/dt Test Circuit
RG
VDD
• dv/dt controlled by RG• Driver same type as D.U.T.• ISD controlled by Duty Factor "D"• D.U.T. - Device Under Test
D.U.T Circuit Layout Considerations • Low Stray Inductance • Ground Plane • Low Leakage Inductance Current Transformer
*
IRF3205
8 www.irf.com
LE A D A S S IG N M E N TS 1 - G A TE 2 - DR A IN 3 - S O U R C E 4 - DR A IN
- B -
1 .32 (.052)1 .22 (.048)
3X0.55 (.022)0.46 (.018)
2 .92 (.115)2 .64 (.104)
4 .69 ( .185 )4 .20 ( .165 )
3X0.93 (.037)0 .69 (.027)
4 .06 (.160)3 .55 (.140)
1 .15 (.04 5) M IN
6.47 (.255)6 .10 (.240)
3 .7 8 ( .149 )3 .5 4 ( .139 )
- A -
10 .54 (.415)10 .29 (.405)2 .87 ( .11 3)
2 .62 ( .10 3)
15 .24 ( .60 0)14 .84 ( .58 4)
14 .09 ( .55 5)13 .47 ( .53 0)
3X1 .40 (.0 55)1 .15 (.0 45)
2 .54 (.100)
2 X
0.36 (.014) M B A M
4
1 2 3
N O TE S :
1 D IME N S IO N IN G & TO LE R A N C ING P E R A N S I Y 14.5M , 1 982. 3 O U TLIN E C O N F O R MS TO JE D E C O U T LIN E T O -2 20A B .
2 C O N TR O LLING D IM E N S IO N : INC H 4 H E A TS IN K & LE A D M E A S U R E M E N T S D O NO T IN C LU D E B U R R S .
Part Marking InformationTO-220AB
Package OutlineTO-220AB OutlineDimensions are shown in millimeters (inches)
P A R T N U M B E RIN TE R N A T ION A L
R E C T IF IE R
LO G O
E XA M P L E : TH IS IS A N IR F1 0 10 W ITH A S S E M B L Y L O T C O D E 9 B 1M
A S S E M B L Y
L O T C O D E
D A TE C O D E
(YYW W )
YY = YE A R
W W = W E E K
9 24 6IR F 10 10
9B 1 M
A
Data and specifications subject to change without notice. This product has been designed and qualified for the automotive [Q101] market.
Qualification Standards can be found on IR’s Web site.
IR WORLD HEADQUARTERS: 233 Kansas St., El Segundo, California 90245, USA Tel: (310) 252-7105TAC Fax: (310) 252-7903
Visit us at www.irf.com for sales contact information.01/01
Note: For the most current drawings please refer to the IR website at: http://www.irf.com/package/
Data Sheet No. PD60043 Rev.O
Typical Connection
Features• Floating channel designed for bootstrap operation
Fully operational to +600VTolerant to negative transient voltagedV/dt immune
• Gate drive supply range from 10 to 20V• Undervoltage lockout• 3.3V, 5V, and 15V logic input compatible• Matched propagation delay for both channels• Outputs in phase with inputs (IR2101) or out of
phase with inputs (IR2102)• Also available LEAD-FREE
HIGH AND LOW SIDE DRIVERProduct Summary
VOFFSET 600V max.
IO+/- 130 mA / 270 mA
VOUT 10 - 20V
ton/off (typ.) 160 & 150 ns
Delay Matching 50 ns
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
DescriptionThe IR2101(S)/IR2102(S) are high voltage, high speedpower MOSFET and IGBT drivers with independenthigh and low side referenced output channels. Pro-prietary HVIC and latch immune CMOS technologiesenable ruggedized monolithic construction. The logicinput is compatible with standard CMOS or LSTTLoutput, down to 3.3V logic. The output drivers feature a high pulse current buffer stage designed for minimumdriver cross-conduction. The floating channel can be used to drive an N-channel power MOSFET or IGBT inthe high side configuration which operates up to 600 volts.
www.irf.com 1
(Refer to Lead Assignments for correct pinconfiguration). This/These diagram(s) showelectrical connections only. Please refer toour Application Notes and DesignTips forproper circuit board layout.
IR2102
VCC VB
VS
HO
LOCOM
HIN
LINLIN
HIN
up to 600V
TOLOAD
VCC
IR2101
VCC VB
VS
HO
LOCOM
HIN
LINLIN
HIN
up to 600V
TOLOAD
VCC
Packages
8-Lead SOICIR2101S/IR2102S
8-Lead PDIPIR2101/IR2102
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
2 www.irf.com
Symbol Definition Min. Max. UnitsVB High side floating supply voltage -0.3 625
VS High side floating supply offset voltage VB - 25 VB + 0.3
VHO High side floating output voltage VS - 0.3 VB + 0.3
VCC Low side and logic fixed supply voltage -0.3 25
VLO Low side output voltage -0.3 VCC + 0.3
VIN Logic input voltage (HIN & LIN) -0.3 VCC + 0.3
dVS/dt Allowable offset supply voltage transient — 50 V/ns
PD Package power dissipation @ TA ≤ +25°C (8 lead PDIP) — 1.0
(8 lead SOIC) — 0.625
RthJA Thermal resistance, junction to ambient (8 lead PDIP) — 125
(8 lead SOIC) — 200
TJ Junction temperature — 150
TS Storage temperature -55 150
TL Lead temperature (soldering, 10 seconds) — 300
Absolute Maximum RatingsAbsolute maximum ratings indicate sustained limits beyond which damage to the device may occur. All voltage param-eters are absolute voltages referenced to COM. The thermal resistance and power dissipation ratings are measuredunder board mounted and still air conditions.
W
°C/W
V
°C
Symbol Definition Min. Max. UnitsVB High side floating supply absolute voltage VS + 10 VS + 20
VS High side floating supply offset voltage Note 1 600
VHO High side floating output voltage VS VB
VCC Low side and logic fixed supply voltage 10 20
VLO Low side output voltage 0 VCC
VIN Logic input voltage (HIN & LIN) (IR2101) & (HIN & LIN) (IR2102) 0 VCC
TA Ambient temperature -40 125
Note 1: Logic operational for VS of -5 to +600V. Logic state held for VS of -5V to -VBS. (Please refer to the Design TipDT97-3 for more details).
Recommended Operating ConditionsThe input/output logic timing diagram is shown in figure 1. For proper operation the device should be used within therecommended conditions. The VS offset rating is tested with all supplies biased at 15V differential.
°C
V
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
www.irf.com 3
Symbol Definition Min. Typ. Max. Units Test ConditionsVIH Logic “1” input voltage (IR2101)
Logic “0” input voltage (IR2102)
VIL Logic “0” input voltage (IR2101)
Logic “1”input voltage (IR2102)
VOH High level output voltage, VBIAS - VO — — 100 IO = 0A
VOL Low level output voltage, VO — — 100 IO = 0A
ILK Offset supply leakage current — — 50 VB = VS = 600V
IQBS Quiescent VBS supply current — 30 55 VIN = 0V or 5V
IQCC Quiescent VCC supply current — 150 270 VIN = 0V or 5V
IIN+ Logic “1” input bias current
IIN- Logic “0” input bias current
VCCUV+ VCC supply undervoltage positive going 8 8.9 9.8
threshold
VCCUV- VCC supply undervoltage negative going 7.4 8.2 9
threshold
IO+ Output high short circuit pulsed current 130 210 — VO = 0V
VIN = Logic “1”
PW ≤ 10 µs
IO- Output low short circuit pulsed current 270 360 — VO = 15V
VIN = Logic “0”
PW ≤ 10 µs
Symbol Definition Min. Typ. Max. Units Test Conditionston Turn-on propagation delay — 160 220 VS = 0V
toff Turn-off propagation delay — 150 220 VS = 600V
tr Turn-on rise time — 100 170
tf Turn-off fall time — 50 90
MT Delay matching, HS & LS turn-on/off — — 50
Static Electrical CharacteristicsVBIAS (VCC, VBS) = 15V and TA = 25°C unless otherwise specified. The VIN, VTH and IIN parameters are referenced toCOM. The VO and IO parameters are referenced to COM and are applicable to the respective output leads: HO or LO.
Dynamic Electrical CharacteristicsVBIAS (VCC, VBS) = 15V, CL = 1000 pF and TA = 25°C unless otherwise specified.
V
mA
3 — — VCC = 10V to 20V
V
— — 0.8 VCC = 10V to 20V
mV
µA — 3 10
— — 1
VIN = 5V (IR2101)
VIN = 5V (IR2102)
VIN = 0V (IR2101)
VIN = 0V (IR2102)
ns
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
4 www.irf.com
Functional Block Diagram
PULSEGEN
HIN
UVDETECT
LIN
COM
HO
VS
VCC
LO
VB
R
Q
S
PULSEFILTER
HVLEVELSHIFT
IR2101
IR2102
PULSEGEN
HIN
UVDETECT
LIN
COM
HO
VS
VCC
LO
VB
R
Q
S
PULSEFILTER
HVLEVELSHIFT
Vcc
Vcc
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
www.irf.com 5
Lead DefinitionsSymbol DescriptionHIN Logic input for high side gate driver output (HO), in phase (IR2101)
HIN Logic input for high side gate driver output (HO), out of phase (IR2102)
LIN Logic input for low side gate driver output (LO), in phase (IR2101)
LIN Logic input for low side gate driver output (LO), out of phase (IR2102)
VB High side floating supply
HO High side gate drive output
VS High side floating supply return
VCC Low side and logic fixed supply
LO Low side gate drive output
COM Low side return
Lead Assignments
8 Lead PDIP 8 Lead SOIC
IR2101 IR2101S
8 Lead PDIP 8 Lead SOIC
IR2102 IR2102S
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
6 www.irf.com
Figure 2. Switching Time Waveform Definitions
HINLIN
trton tftoff
HOLO
50% 50%
90% 90%
10% 10%
HINLIN
50% 50%
Figure 1. Input/Output Timing Diagram
HINLIN
HOLO
HINLIN
Figure 3. Delay Matching Waveform Definitions
HINLIN
HO
50% 50%
10%
LO
90%
MT
HOLO
MT
HINLIN
50% 50%
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
www.irf.com 7
Figure 6A. Turn-On Time vs Temperature Figure 6B. Turn-On Time vs Supply Voltage
Figure 7A. Turn-Off Time vs Temperature
Figure 7B. Turn-Off Time vs Supply Voltage
Temperature (°C) VBIAS Supply Voltage (V)
Temperature (°C)
VBIAS Supply Voltage (V)
0
100
200
300
400
500
-50 -25 0 25 50 75 100 125
Turn
-On
Dela
y Ti
me
(ns)
Max.
Typ.
0
100
200
300
400
500
10 12 14 16 18 20
Turn
-On
Dela
y Ti
me
(ns)
Max.
Typ.
0
100
200
300
400
500
-50 -25 0 25 50 75 100 125
M ax.
Typ.Turn
-Off
Del
ay T
ime
(ns)
0
100
200
300
400
500
10 12 14 16 18 20
Max.
Typ.
Turn
-Off
Del
ay T
ime
(ns)
0
100
200
300
400
500
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Turn
-On
Del
ay T
ime
(ns
Input Voltage (V)
Figure 6C. Turn-On Time vs Input Voltage
Figure 7C. Turn-Off Time vs Input Voltage
0
100
200
300
400
500
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Turn
-Off
Del
ay T
ime
(ns
Input Voltage (V)
Max.
Typ.
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
8 www.irf.com
Figure 10A. Turn-Off Fall Time vs Temperature
Temperature (°C) VBIAS Supply Voltage (V)
Figure 10B. Turn-Off Fall Time vs Voltage
Temperature (°C)
Figure 12A. Logic "1" Input Voltage (IR2101)Logic "0" Input Voltage (IR2102)
vs Temperature
Figure 12B. Logic "1" Input Voltage (IR2101)Logic "0" Input Voltage (IR2102)
vs Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
8
-50 -25 0 25 50 75 100 125
Inpu
t Voltage
(V)
M in.
Turn
-Off
Fall
Tim
e (n
s)
0
50
100
150
200
-50 -25 0 25 50 75 100 125
M ax.
Typ.
0
50
100
150
200
10 12 14 16 18 20
M ax.
Typ.Turn
-Off
Fall
Tim
e (n
s)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
10 12 14 16 18 20
Inpu
t Voltage
(V)
M in.
Vcc Supply Voltage (V)
Figure 9A. Turn-On Rise Time vs Temperature Figure 9B. Turn-On Rise Time vs Voltage
Temperature (°C) VBIAS Supply Voltage (V)
0
100
200
300
400
500
-50 -25 0 25 50 75 100 125
M ax.
Typ.
Turn
-On
Ris
e Ti
me
(ns)
0
100
200
300
400
500
10 12 14 16 18 20
M ax.
Typ.
Turn
-On
Ris
e Ti
me
(ns)
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
www.irf.com 9
Temperature (°C) Vcc Supply Voltage (V)
Figure 14A. High Level Outputvs Temperature
Figure 14B. High Level Output vs Voltage
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
10 12 14 16 18 20
M ax.
Hig
h Le
vel O
utpu
t Vol
tage
(V)
Figure 15A. Low Level Outputvs Temperature
Temperature (°C) Vcc Supply Voltage (V)
Figure 15B. Low level Output vs Voltage
Low
Lev
el O
utpu
t Vol
tage
(V)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
10 12 14 16 18 20
M ax.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
-50 -25 0 25 50 75 100 125
M ax.
Hig
h Le
vel O
utpu
t Vol
tage
(V)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
-50 -25 0 25 50 75 100 125
M ax.
Low
Lev
el O
utpu
t Vol
tage
(V)
Figure 13A. Logic "0" Input Voltage (IR2101) Logic "1" Input Voltage (IR2102)
vs Temperature
Temperature (°C) Vcc Supply Voltage (V)
Figure 13B. Logic "0" Input Voltage (IR2101) Logic "1" Input Voltage (IR2102)
vs Voltage
0
0.8
1.6
2.4
3.2
4
10 12 14 16 18 20
Inpu
t Voltage
(V)
M ax.
0
0.8
1.6
2.4
3.2
4
-50 -25 0 25 50 75 100 125
Input V
oltage (V
)
M a x.
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
10 www.irf.com
Figure 17A. VBS Supply Currentvs Temperature
Figure 17B. VBS Supply Currentvs Voltage
VBS Floating Supply Voltage (V)
Figure 18A. Vcc Supply Currentvs Temperature
Vcc
Supp
ly C
urre
nt (
µA)
Temperature (°C)
Temperature (°C)
Vcc
Supp
ly C
urre
nt (
µA)
Figure 18B. Vcc Supply Currentvs Voltage
Vcc Supply Voltage (V)
VBS
Supp
ly C
urre
nt (
µA)
0
100
200
300
400
500
600
700
-50 -25 0 25 50 75 100 125
M ax.
Typ.
0
100
200
300
400
500
600
700
10 12 14 16 18 20
M ax.
Typ.
0
30
60
90
120
150
10 12 14 16 18 20
Max.
Typ.
VBS
Supp
ly C
urre
nt (
µA)
0
30
60
90
120
150
-50 -25 0 25 50 75 100 125
M ax.
Typ.
Figure 16A. Offset Supply Currentvs Temperature
Offs
et S
uppl
y Le
akag
e C
urre
nt (µ
A)
0
100
200
300
400
500
0 100 200 300 400 500 600
Max.
Figure 16B. Offset Supply Currentvs Voltage
VB Boost Voltage (V)
Offs
et S
uppl
y Le
akag
e C
urre
nt (µ
A)
Temperature (°C)
0
100
200
300
400
500
-50 -25 0 25 50 75 100 125
M ax.
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
www.irf.com 11
Logi
c “0
” Inp
ut C
urre
nt (µ
A)
Figure 20A. Logic "0" Input Currentvs Temperature
Temperature (°C) VCC Supply Voltage (V)
Figure 20B. Logic "0" Input Currentvs Voltage
0
1
2
3
4
5
10 12 14 16 18 20
Logi
c "0
" Inp
ut C
urre
nt (u
A)
Max.
VCC
UVL
O T
hres
hold
+(V
)
Figure 21A. Vcc Undervoltage Threshold(+)vs Temperature
Temperature (°C)
Figure 21B. Vcc Undervoltage Threshold(-)vs Temperature
VCC
UVL
O T
hres
hold
- (V
)
6
7
8
9
10
11
-50 -25 0 25 50 75 100 125
Max.
Min.
Typ.
6
7
8
9
10
11
-50 -25 0 25 50 75 100 125
M ax.
M in.
Typ.
Temperature (°C)
0
1
2
3
4
5
-50 -25 0 25 50 75 100 125
Max.
Figure 19A. Logic"1" Input Currentvs Temperature
Temperature (°C)
Logi
c 1”
Inpu
t C
urre
nt (
µA)
Logi
c 1”
Inpu
t C
urre
nt (
µA)
Figure 19B. Logic"1" Input Currentvs Voltage
0
5
10
15
20
25
30
-50 -25 0 25 50 75 100 125
M ax.
Typ.
0
5
10
15
20
25
30
10 12 14 16 18 20
M ax.
Typ.
Vcc Supply Voltage (V)
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
12 www.irf.com
Out
put S
ink
Cur
rent
(mA)
Temperature (°C)
Figure 23A. Output Sink Currentvs Temperature
Figure 23B. Output Sink Currentvs Voltage
Out
put S
ink
Cur
rent
(mA)
0
100
200
300
400
500
600
700
-50 -25 0 25 50 75 100 125
Typ.
M in.
0
100
200
300
400
500
600
700
10 12 14 16 18 20
Typ.
M in.
VBIAS Supply Voltage (V)
Out
put S
ourc
e C
urre
nt (m
A)
Figure 22A. Output Source Currentvs Temperature
Temperature (°C)
Figure 22B. Output Source Currentvs Voltage
Out
put S
ourc
e C
urre
nt (m
A)
0
100
200
300
400
500
10 12 14 16 18 20
Typ.
Min.
VBIAS Supply Voltage (V)
0
100
200
300
400
500
-50 -25 0 25 50 75 100 125
Typ.
Min.
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
www.irf.com 13
01-601401-3003 01 (MS-001AB)8 Lead PDIP
Case outlines
01-602701-0021 11 (MS-012AA)8 Lead SOIC
8 7
5
6 5
D B
E
A
e6X
H
0.25 [.010] A
6
431 2
4. OUTLINE CONFORMS TO JEDEC OUTLINE MS-012AA.
NOTES:1. DIMENSIONING & TOLERANCING PER ASME Y14.5M-1994.2. CONTROLLING DIMENSION: MILLIMETER3. DIMENSIONS ARE SHOWN IN MILLIMETERS [INCHES].
7
K x 45°
8X L 8X c
y
FOOTPRINT
8X 0.72 [.028]
6.46 [.255]
3X 1.27 [.050] 8X 1.78 [.070]
5 DIMENSION DOES NOT INCLUDE MOLD PROTRUSIONS.
6 DIMENSION DOES NOT INCLUDE MOLD PROTRUSIONS. MOLD PROTRUSIONS NOT TO EXCEED 0.25 [.010].7 DIMENSION IS THE LENGTH OF LEAD FOR SOLDERING TO A SUBSTRATE.
MOLD PROTRUSIONS NOT TO EXCEED 0.15 [.006].
0.25 [.010] C A B
e1A
A18X b
C
0.10 [.004]
e 1
D
E
y
b
A
A1
H
K
L
.189
.1497
0°
.013
.050 BASIC
.0532
.0040
.2284
.0099
.016
.1968
.1574
8°
.020
.0688
.0098
.2440
.0196
.050
4.80
3.80
0.33
1.35
0.10
5.80
0.25
0.40
0°
1.27 BASIC
5.00
4.00
0.51
1.75
0.25
6.20
0.50
1.27
MIN MAXMILLIMETERSINCHESMIN MAX
DIM
8°
e
c .0075 .0098 0.19 0.25
.025 BASIC 0.635 BASIC
IR2101(S)/IR2102(S) & (PbF)
14 www.irf.com
IR WORLD HEADQUARTERS: 233 Kansas St., El Segundo, California 90245 Tel: (310) 252-7105This product has been qualified per industrial level
Data and specifications subject to change without notice. 4/2/2004
LEADFREE PART MARKING INFORMATION
ORDER INFORMATION
Basic Part (Non-Lead Free)8-Lead PDIP IR2101 order IR21018-Lead SOIC IR2101S order IR2101S8-Lead PDIP IR2102 order IR21028-Lead SOIC IR2102S order IR2102S
Leadfree Part8-Lead PDIP IR2101 order IR2101PbF8-Lead SOIC IR2101S order IR2101SPbF8-Lead PDIP IR2102 order IR2102PbF8-Lead SOIC IR2102S order IR2102SPbF
Lead Free ReleasedNon-Lead FreeReleased
Part number
Date code
IRxxxxxx
YWW?
?XXXXPin 1Identifier
IR logo
Lot Code(Prod mode - 4 digit SPN code)
Assembly site codePer SCOP 200-002
P? MARKING CODE