Rangkaian Penyearah RF ke DC Bertingkat untuk Multi Frekuensi Kerja pada Sistem Pengisian Listrik Secara Nirkabel RF to DC Rectifier Multi Stage Circuit for Multiple Operation Frequencies in Wireless Electrical Charging Systems Budi Herdiana * , Heroe Wijanto, dan Iswahyudi Hidayat Program Studi Teknik Elektro Pascasarjana, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom Jl. Telekomunikasi No. 1 Bojongsoang Bandung, 40257 Abstrak Energi berkesinambungan untuk perangkat elektronik bergerak selalu dibutuhkan selama kapasitas penyimpanan energi dari baterai di perangkat elektronik bergerak tersebut terbatas untuk beberapa jam waktu pemakaian saja. Untuk mendapatkan waktu operasi yang panjang dari perangkat elektronik bergerak, sumber energi seharusnya dihubungkan selalu ke perangkat tersebut. Pada makalah ini, kami mengajukan metode pengisian energi melalui operasi nirkabel menggunakan gelombang mikro (RF) yang diradiasikan dengan multi frekuensi kerja di udara. Rangkaian penyearah dari RF ke DC merupakan komponen utama untuk mengubah gelombang RF ke arus elektronik (DC). Model Dickson digunakan sebagai pendekatan dengan keuggulannya antara lain rangkaian yang sederhana, faktor ripple DC yang rendah, dan lain lain. Desain, analisis, dan eksperimen dari rangkaian penyearah tersebut telah dilakukan dan dipaparkan pada makalah ini. Pada pengukuran, perangkat elektronik bergerak diletakkan dengan jarak sekitar 5 meter dari sumber energi, tegangan DC sebesar 3,7 V telah diperoleh pada frekuensi kerja 825-960 MHz dengan nilai PCE 12-33% dan faktor ripple sebesar ± 0.01%. Waktu pengisian energi sekitar 4 jam pada ruang percobaan dan sekitar 11 jam di luar ruangan telah diobservasi. Berdasarkan hasil tersebut, metode pengisian energi secara nirkabel untuk perangkat elektronik bergerak merupakan kandidat yang potensial untuk menyelesaikan masalah energi berkesinambungan dan mendukung sebagian program teknologi hijau. Kata kunci: pengisian energi nirkabel, rangkaian penyearah RF ke DC, model Dickson, energi berkesinambungan. Abstract Sustainable energy for mobile devices is always required since power capacity of a battery in the mobile devices is limited for a few hour operation times only. In order to obtain long operation time of the mobile devices, energy/power sources should be connected always to them. In this paper, we propose power charging methods with wireless operation using radiated microwave signals with multiple microwave frequencies in the air. RF to DC rectifiers are the key components for converting the radiated microwave signals (RF) to electronic currents (DC). Dickson model is used in this approach with its advantages such as simple circuit, small DC ripple factor, etc. Design, analysis, and experiment of the rectifier were done and reported in this paper. In measurement, the mobile devices are located about 5 meters distance to the power sources. As a result, DC voltage of 3.7 V was obtained in 825-960 MHz operational frequency with PCE value of 12-33% and ripple factor of ± 0.01%. Power charging time of ± 5 hours in the experimental room and ± 11 hours in the outdoor were observed. Based on the results, wireless power charging methods to the mobile devices are potential candidate to solve the sustainable energy problem and also partly supporting the green technology program. Keywords: wireless power charging, RF to DC rectifier, Dickson model, sustainable energy. I. PENDAHULUAN Meningkatnya jumlah pemakaian perangkat telepon seluler saat ini menyebabkan ketersediaan energi catuan bagi perangkat telekomunikasi tersebut menjadi keharusan agar komunikasi tetap berjalan. Sumber energi pencatuan selama ini hanya mengandalkan pada sumber energi jala- juga yang AC 220V jala listrik memiliki beberapa keterbatasan terutama ketika kita berada pada posisi jauh dari sumber energi jala-jala listrik tersebut karena kebiasaan pemakai ponsel selalu memilki mobilitas tinggi sedangkan konsistensi kebutuhan energi catuan selalu harus tetap terpenuhi. Karena itu untuk mengurangi keterbatasan itu, maka diperlukan sumber energi lain yang bisa dijadikan energi elektromagnetik, seperti gelombang alternatif solar cell, dan lain- alternatif lain. Sumber energi satunya diperoleh tentu salah mudah yang tersebut adalah energi RF di mana ketersediaannya cukup melimpah di sekitar kita misalnya energi RF berasal dari BTS, access point (Wi-Fi) atau ISM Band. Pada dasarnya tegangan catuan yang diperoleh dari sumber energi RF akan bernilai kecil karena karakteristik daya RF sendiri saat terdeteksi sangat kecil seiring meningkatnya rugi-rugi transmisi terhadap jarak pancar. Karena itu jika menginginkan tegangan catuan sesuai * Corresponding Author. Email: budiherdiana77@gmail.com Received: September 2, 2014; Revised: October 31, 2014 Accepted: November 4, 2014 Published: December 30, 2014  2014 PPET - LIPI