Cara Kerja Dioda Sebagai Penyearah (RECTRIFIER)

Rangkaian Dioda Penyearah (RECTRIFIER)

Rectifier merupakan alat yang digunakan untuk mengubah arus bolak-balik Alternating Current menjadi sinyal sumber arus searah DC (Direct Current). Gelombang AC itu sendiri berbentuk seperti gelombang sinus yang hanya dapat dilihat dengan alat ukur Chathode Ray Oscilloscope (CRO). Rangkaian rectifier banyak menggunakan transformator step down yang digunakan untuk menurunkan tegangan sesuai dengan perbandingan transformasi transformator yang digunakan. Penyearah dibedakan mejadi 2 jenis, penyearah setengah gelombang (HALF WAVE RECTIFIER) dan penyearah dalam gelombang penuh (FULL WAVE RECTIFIER). Sedangkan penyearah gelombang penuh (FULL WAVE RECTIFIER) itu sendiri terbagi lagi menjadi 2 (dua) bagian yaitu : Penyearah gelombang penuh dengan center tap (CT), dan penyearah gelombang penuh dengan menggunakan dioda bridge.

Rectifier merupakan peralatan elektronika yang digunakan untuk mengubah tegangan listrik AC menjadi DC. Rectifer dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu ; Rectifier setengah gelombang dan rectifier gelombang penuh, sedangkan rectifier gelombang penuh masih dibagi lagi menjadi dua jenis, yaitu Rectifier gelombang penuh dengan menggunakan CT, dan Rectifier gelombang penuh dengan menggunakan jembatan dioda. Rectifier dapat digunakan untuk keperluan catu daya pada rangkaian elektronika seperti ; HT (handy talky), televisi, Pesawat radio CB (Cityzen Band), dan lain-lain.

Ada 3 bagian utama dalam penyearah gelombang pada suatu power supply yaitu, penurun tegangan (transformer), penyearah gelombang / rectifier (diode) dan filter (kapasitor) yang digambarkan dalam blok diagram berikut.

A. Penyearah Setengah Gelombang

Penyearah setengah gelombang merupakan rangkaian penyearah yang paling sederhana, yaitu yang terdiri dari satu dioda. Gambar 1 menunjukkan rangkaian penyearah setengah gelombang. Rangkaian penyearah setengah gelombang memperoleh masukan dari sekunder trafo yang berupa tegangan berbentuk sinus, vi = Vm Sin wt (gambar 1 (b)). Vm merupakan tegangan puncak atau tegangan maksimum. Harga Vm ini hanya bisa diukur dengan CRO, sedangkan harga yang tercantum pada sekunder trafo merupakan tegangan efektif yang dapat diukur dengan menggunakan volt meter. Hubungan antara tegangan puncak Vm dengan tegangan efektif (Veff) atau tegangan rms.

 

Half Wave rectifier

Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa pada saat sinyal input berupa siklus positif maka dioda mendapat bias maju sehingga arus (i) mengalir ke beban (RL), dan sebaliknya bila sinyal input berupa siklus negatif maka dioda mendapat bias mundur sehingga tidak mengalir arus. Bentuk gelombang tegangan input (vi) ditunjukkan pada (b) dan arus beban (i) pada (c) dari gambar 1.

Resistansi dioda pada saat ON (mendapat bias maju) adalah Rf, yang umumnya nilainya lebih kecil dari RL. Pada saat dioda OFF (mendapat bias mundur) resistansinya besar sekali atau dalam pembahasan ini dianggap tidak terhigga, sehingga arus dioda tidak mengalir atau i = 0. Arus yang mengalir ke beban (i) terlihat pada gambar (c) bentuknya arus searah (satu arah) yang harga rataratanya tidak sama dengan nol seperti pada arus bolak-balik.

Dalam perencanaan rangkaian penyearah, hal penting untuk diketahui adalah harga tegangan maksimum yang diijinkan terhadap dioda. Tegangan maksimum ini sering disebut PIV (peak- nverse voltage) atau tegangan puncak balik. Hal ini karena pada saat diode mendapat bias mundur (balik) maka tidak arus yang mengalir dan semua tegangan dari sekunder trafo berada pada dioda.

Formulasi yang digunakan pada penyearah setengah gelombang sebagai berikut:

B.  Penyearah Gelombang Penuh

• Penyearah Gelombang Penuh Center Tap

Gambar di bawah  menunjukkan rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan trafo CT. Terminal sekunder dari Trafo CT mengeluarkan dua buah tegangan keluaran yang sama tetapi fasanya berlawanan dengan titik CT sebagai titik tengahnya. Kedua keluaran ini masing- masing dihubungkan ke D1 dan D2, sehingga saat D1 mendapat sinyal siklus positip maka D2 mendapat sinyal siklus negatip, dan sebaliknya.

Dengan demikian, D1 dan D2 hidupnya bergantian. Namun karena arus i1 dan i2 melewati tahanan beban (RL) dengan arah yang sama, maka iL menjadi satu arah. Rangkaian penyearah gelombang penuh ini merupakan gabungan dua buah penyearah setengah gelombang yang hidupnya bergantian setiap setengah siklus.

Tegangan puncak inverse yang dirasakan oleh dioda adalah sebesar 2Vm. Pada saat siklus positiF, dimana D1 sedang hidup (ON) dan D2 sedang mati (OFF), maka jumlah tegangan yang berada pada diode D2 yang sedang OFF tersebut adalah dua kali dari tegangan sekunder trafo.

• Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan dapat dijelaskan melalui gambar 3. Pada saat rangkaian jembatan mendapatkan positip dari siklus sinyal ac, maka :

·         D1 dan D3 hidup (ON), karena mendapat bias maju

·         D2 dan D4 mati (OFF), karena mendapat bias mundur sehingga arus i1 mengalir melalui D1, RL, dan D3.

Apabila jembatan memperoleh siklus negatif, maka :

·         D2 dan D4 hidup (ON), karena mendapat bias maju

·         D1 dan D3 mati (OFF), karena mendapat bias mundur sehingga arus i2 mengalir melalui D2, RL, dan D4.

Dengan demikian, arus yang mengalir ke beban (iL) merupakan penjumlahan dari dua arus i1 dan i2. Besarnya arus rata-rata pada beban adalah sama seperti penyearah gelombang penuh dengan trafo CT, yaitu:

Idc = 2Im/p = 0.636 Im

http://bagi-ilmu-elektronika.blogspot.co.id/2015/04/rangkaian-dioda-penyearah-rectifier.html