ketertinggalan bukan kegagalan

Hanya Blog UMY situs lain

Bab08. Rangkaian Penyearah

Posted by candra nur wahyudiyanto 0 Comment
  • Pendahuluan

Peralatan kecil portabel kebanyakan menggunakan baterai sebagai sumber dayanya,
namun sebagian besar peralatan menggunakan sember daya AC 220 volt – 50Hz. Di
dalam peralatan tersebut terdapat rangkaian yang sering disebut sebagai adaptor atau
penyearah yang mengubah sumber AC menjadi DC. Bagian terpenting dari adaptor
adalah berfungsinya diode sebagai penyearah (rectifier). Pada bagian ini dipelajari
bagaimana rangkaian dasar adaptor tersebut bekerja.

  • Penyearah Diode Setengah Gelombang

Perhatikan rangkaian pada gambar 8.1-a, dimana sumber masukan sinusoida
dihubungkan dengan beban resistor melalui sebuah diode. Untuk sementara kita
menganggap keadaan ideal, dimana hambatan masukan sinusoida sama dengan nol dan
diode dalam keadaan hubung singkat saat berpanjar maju dan keadaan hubung terbuka
saat berpanjar mundur.
Besarnya keluaran akan mengikuti masukan saat masukan berada di atas “tanah”
dan berharga nol saat masukan di bawah “tanah” seperti diperlihatkan pada gambar 8.1-
b. Jika kita ambil harga rata-rata bentuk gelombang keluaran ini untuk beberapa
periode, tentu saja hasilnya akan positif atau dengan kata lain keluaran mempunyai
komponen DC.
Kita juga melihat komponen AC pada keluaran. Kita akan dapat mengurangai
komponen AC pada keluaran jika kita dapat mengusahakan keluaran positif yang lebih
besar, tidak hanya 50% seperti terlihat pada gambar 8.1-b.

Gambar 8.1 Penyearah setengah gelombang

Gambar 8.2 Rangkaian penyearah gelombang penuh

  • Penyearah Diode Gelombang Penuh

Terdapat cara yang sangat sederhana untuk meningkatkan kuantitas keluaran positip
menjadi sama dengan masukan (100%). Ini dapat dilakukan dengan menambah satu
diode pada rangkaian seperti terlihat pada gambar 8.2. Pada saat masukan berharga
negatif maka salah satu dari diode akan dalam keadaan panjar maju sehingga
memberikan keluaran positif. Karena keluaran berharga positif pada satu periode
penuh, maka rangkaian ini disebut penyearah gelombang penuh.
Pada gambar 8.2 terlihatbahwa anode pada masing-masing diode dihubungkan
dengan ujung-ujung rangkaian sekunder dari transformer. Sedangkan katode masingmasing
diode dihubungkan pada titik positif keluaran. Beban dari penyearah
dihubungkan antara titik katode dan titik center-tap (CT) yang dalam hal ini digunakan
sebaga referensi atau “tanah”.

Gambar 8.3 Keluaran dari penyearah gelombang penuh

Mekanisme terjadinya konduksi pada masing-masing diode tergantung pada
polaritas tegangan yang terjadi pada masukan. Keadaan positif atau negatif dari
masukan didasarkan pada referensi CT. Pada gambar 8.3 nampak bahwa pada setengah
periode pertama misalnya, v1 berharga positif dan v2 berharga negatif, ini
menyebabkan D1 berkonduksi (berpanjar maju) dan D2 tidak berkonduksi (berpanjar
mundur). Pada setengah periode ini arus D1 i mengalir dan menghasilkan keluaran yang
akan nampak pada hambatan beban.
Pada setengah periode berikutnya, v2 berharga positif dan v1 berharga negatif,
menyebabkan D2 berkonduksi dan D1 tidak berkonduksi. Pada setengah periode ini
mengalir arus D2 i dan menghasilkan keluaran yang akan nampak pada hambatan beban.
Dengan demikian selama satu periode penuh hambatan beban akan dilewati aris D1 i dan
D2 i secara bergantian dan menghasilkan tegangan keluaran DC.

  • Penyearah Gelombang Penuh Model Jembatan

Penyearah gelombang penuh model jembatan memerlukan empat buah diode. Dua
diode akan berkondusi saat isyarat positif dan dua diode akan berkonduksi saat isyarat
negatif. Untuk model penyearah jembatan ini kita tidak memerlukan transformator
yang memiliki center-tap.
Seperti ditunjukkan pada gambar 8.4, bagian masukan AC dihubungkan pada
sambungan D1-D2 dan yang lainnya pada D3-D4. Katode D1 dan D3 dihubungkan
degan keluaran positif dan anode D2 dan D4 dihubungkan dengan keluaran negatif
(tanah).
Misalkan masukan AC pada titik A berharga positif dan B berharga negatif,
maka diode D1 akan berpanjar maju dan D2 akan berpanjar mundur. Pada sambungan
bawah D4 berpanjar maju dan D3 berpanjar mundur. Pada keadaan ini elektron akan
mengalir dari titik B melalui D4 ke beban , melalaui D1 dan kembali ke titik A.
Pada setengah periode berikutnya titik A menjadi negatif dan titik B menjadi
positif. Pada kondisi ini D2 dan D3 akan berpanjar maju sedangkan D1 dan D4 akan
berpanjar mundur. Aliran arus dimulai dari titik A melalui D2, ke beban, melalui D3
dan kembali ke titik B. Perlu dicatat di sini bahwa apapun polaritas titik A atau B, arus
yang mengalir ke beban tetap pada arah yang sama.

Gambar 8.4 Penyearah gelombang penuh model jembatan

Rangkaian jembatan empat diode dapat ditemukan di pasaran dalam bentuk
paket dengan berbagai bentuk. Secara prinsip masing-masing bentuk mempunyai dua
terminal masukan AC dan dua terminal masukan DC.

  • Penyearah Keluaran Ganda

Pada berbagai sistem elektronik diperlukan sumber daya dengan keluaran ganda
sekaligus, positif dan negatif terhadap referensi (tanah). Salah satu bentuk rangkaian
penyearah gelombang penuh keluaran ganda diperlihatkan pada gambar 8.5. Perhatikan
bahwa keluaran berharga sama tetapi mempunyai polaritas yang berkebalikan.
Diode D1 dan D2 adalah penyearah untuk bagian keluaran positif. Keduanya
dihubungkan dengan ujung transformer. Diode D3 dan D4 merupakan penyearah untuk
keluaran negatif. Titik keluaran positif dan negatif diambil terhadap CT sebagai
referensi atau tanah.

Gambar 8.5 Penyearah keluaran ganda

  • Tapis (Filter)

Pada prinsipnya yang diinginkan pada keluaran penyearah adalah hanya
komponen DC, maka perlu adanya penyaringan untuk membuang komponen AC.
Secara praktis kita dapat memasang sebuah kapasitor besar pada kaki-kaki beban,
karana kapasitor dapat bersifat hubung terbuka untuk komponen DC dan mempunyai
impedansi yang rendah untuk komponen AC.

Tapis Kapasitor

Tapis kapasitor sangat efektif digunakan untuk mengurangi komponen AC pada
keluaran penyearah. Pertama akan kita lihat karakter kapasitor sebagai tapis dengan
memasang langsung pada keluaran penyearah tanpa memasang beban.

a. Penyearah Tanpa Beban

Rangkaian tanpa beban dengan pemasangan kapasitor beserta bentuk keluarannya
diperlihatkan pada gambar 8.7. Saat sumber tegangan (masukan) dihidupkan, satu
diode berkonduksi dan keluaran berusaha mengikuti tegangan transformator. Pada
kondisi ini tiba-tiba tegangan kapasitor menjadi besar dan arus yang mengalir menjadi
besar (dalam ini, i = C dv / dt; dv / dt = ¥ ). Saat masukan membesar keluaran juga
akan membesar, namun saat masukan menurun tegangan kapaasitor atau keluaran tidak
mengalami penurunan tegangan karena tidak ada proses penurunan tegangan. Dalam
keadaan ideal ini, tegangan keluaran DC akan sama dengan tegangan puncak masukan
dan akan ditahan untuk seterusnya.

b. Penyearah Setengah Gelombang Dengan Beban Dan Tapis Kapasitor

Pada gambar 8.8-a kita menambahkan sebuah kapasitor sebagai tapis pada penyearah
setengah gelombang. Pada setengah periode positif (1), diode berpanjar maju dan arus
mengalir dari B menuju A melewati C, beban dan diode. Kapasitor C akan dengan
cepat terisi seharga tegangan puncak masukan, pada saat yang sama arus juga mengalir
lewat beban. Arus awal yang mengalir pada diode biasanya berharga sangat besar
kemudian berikutnya akan mengalami penurunan (lihat gambar 8.8-b).

c. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Beban Dan Tapis Kapasitor

Seperti halnya pada penyearah setengah gelombang, pada gambar 8.9-a kita tambahkan
satu diode dan resistor L R sebagai beban pada rangkaian keluaran. Keluaran masih
ditarik dari puncak v1 (atau v2) saat v1 (atau v2) mencapai harga tegangan ini. Namun
demikian saat v1 dan v2 berharga rendah, C akan berusaha pada kondisi termuati dan
kemudian kedua diode akan hubung terbuka seperti pada penyearah setengah
gelombang.

d. Komponen DC dan Tegangan Riak

e. Penyearah Komponen Non-Ideal

Pada bagian sebelumnya kita telah mempelajari penyearah dengan menganggap semua
komponen dalam keadaan ideal. Pada kenyataannya beberapa hal perlu diperhatikan,
misalnya efek dari hambatan kumparan. Faktor ini berpengaruh terhadap besarnya
tegangan DC maupun tegangan riak keluaran.

Tapis Induktor

Induktor adalah komponen elektronika yang memiliki kemampuan untuk menyimpan
dan melepaskan energi. Penyimpanan energi dilakukan dengan mengalirkan arus dan
mengubahnya menjadi medan magnet. Kenaikan arus yang mengalir pada induktor
mengakibatkan naiknya medan magnet. Penurunan arus pada induktor mengakibatkan
jatuhnya harga medan magnet dan energi akan terlepas.

Tapis-Pi

Penyearah Pi dibuat dengan menambahkan sebuah kapasitor pada penyearah tapis-LC.
Kedua kapasitor terhubung secara paralel dengan beban L R dan seri dengan induktor L.
Seperti terlihat pada gambar 8.13, penempatan komponen ini membentuk huruf Yanani
pi (P) sesuai dengan nama tapis ini.
Pengoperasian tapis-pi dapat dipahami dengan melihat L dan C2 sebagai tapis
LC. Bagian rangkaian ini berfungsi sebagai tegangan keluaran dari input tapis C1.
Sedangkan C1 terisi oleh puncak masukan penyearah. Tentu saja keluaran ini akan
memiliki tegangan riak identik dengan tapis-C. Tegangan ini diumpankan ke C2
melalui induktor L. C2 kemudian menahan muatannya pada intervaal waktu sesuai
konstanta waktu R C2 L . Hasil ini akan mendapatkan proses penyaringan lebih lanjut
oleh L dan C2. Dengan demikian tegangan riak pada tapis ini akan jauh lebih rendah
dibandingkan dengan tapis-C tunggal. Namun demikian terdapat penurunan tegangan
keluaran akibat melewati induktor L.

Tapis-RC

Jika diinginkan pemasangan tapis yang lebih sederhana makan tapis-pi dapat digantikan
dengan tapis-RC. Seperti diperlihatkan pada gambar 8.14, untuk membuat tapis-RC
cukup dengan mengganti induktor pada tapis-pi dengan sebuah resistor. Ini sangat
praktis mengingat induktor mempunyai bentuk fisik yang lebih besar, lebih berat dan
berharga jauh lebih mahal. Namun kualitas tapis-RC tidak sebagus tapis-pi, biasanya
terjadi penurunan keluaran DC dan terjadi kenaikan tegangan riak.

  • Regulasi Tegangan

Keluaran tegangan DC dari penyearah tanpa regulasi mempunayi kecenderungan
berubah harganya saat dioperasikan. Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi
beban merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilan. Pada sebagian peralatan
elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan berakibat cukup serius. Untuk
mendapatkan pencatu daya yang stabil diperlukan regulator tegangan. Blok diagram
seperti diperlihatkan pada gambar 8.15 memperlihatkan dimana regulasi tegangan
dipasang.

 

Untuk lebih jelasnya silahkan klik disini.

Categories: Elektronika

PROFIL AKU

candra nur wahyudiyanto


Popular Posts

Bab01.arus dan tegan

1.1 Pengertian Arus Listrik (Electrical Current) Arus listrik terjadi karena adanya ...

BAB02. Rangkaian Aru

Pada rangkaian DC hanya melibatkan arus dan tegangan searah, yaitu ...

Bab03.Alat-Alat Ukur

Telah dipahami bahwa elektron yang bergerak akan menghasilkan medan magnet ...

Bab04. KAPASITOR, IN

Bentuk Gelombang lsyarat (signal) Isyarat adalah merupakan informasi dalam bentuk perubahan ...

Bab05. Komponen Dan

Isyarat AC Isyarat AC merupakan bentuk gelombang yang sangat penting dalam ...