Penyearah Gelombang-Paruh

• Karena kemampuannya menghantarkan arus dalam satu arah dan memblok arus pada arah yang lain, maka dioda digunakan dalam rangkaian yang disebut penyearah yang mengonversi tegangan ac ke dc.

• Penyearah terdapat pada seluruh penyuplai daya dc.

Penyuplai Daya DC Dasar

Alat ini mengonversi tegangan distribusi standar (mis: 110 V, 60Hz) AC ke tegangan DC konstan yang diperlukan. Ia merupakan rangkaian elektronika yang paling banyak ditemui dalam keseharian kita. Tegangan DC yang dihasilkan oleh penyuplai daya digunakan oleh alat-ala seperti: pesawat penerima TV, Radio, pemutar CD, dsb.

• Diagram balok untuk penyuplai daya diperlihatkan pada Gambar 1. Penyearah dapat berupa penyearah gelombang-paruh atau gelombang-penuh.

• Penyearah mengonversi tegangan masukan ac ke pulsa tegangan dc. Filter, mengurangi fluktuasi dalam tegangan dc tersearahkan sehingga tegangan relatif lebih halus. Regulator menjaga tegangan dc luaran agar konstan terhadap perubahan masukan atau lauaran.

• Tipe penyearah yang paling sederhana adalah penyerah gelombang-paruh.

• Rangkaiannya diperlihatkan pada Gambar 2. Ia hanya menyearahkan setengah dari setiap siklus masukan.

• Jadi, setengah siklus pertama dioda menghantar sementara setengah siklus berikut ‘memblok’ arus.

(b) operasi pada siklus pertama

(a) rangkaian penyearah gelombang-paruh

(c) operasi pada siklus kedua

(d) tegangan luaran gelombang-paruh untuk tiga siklus

Gambar 2. (a) – (d), penyearah gelombang-paruh

Nilai Rerata Tegangan Luaran Gelombang-Paruh

Nilai ini adalah nilai yang akan terbaca oleh voltmeter dc. Nilai tersebut dapat dihitung dengan persamaan berikut:

dengan VP(out) adalah nilai puncak dari tegangan luaran gelombang-paruh.

Gambar 3 memperlihatkan tegangan gelombang-paruh dengan nilai reratanya diindikasikan oleh garis putus-putus.

Gambar 3. Nilai gelombang-paruh rerata dari sinyal tersearahkan

Contoh:

Berapa nilai rerata (dc) dari bentuk gelombang luaran tersearahkan, seperti Gambar berikut?

Jawab:

Pengaruh Potensial Barrier pada Tegangan Luaran Penyearah Gelombang-Paruh

• Pada pembicaraan sebelumnya, dioda telah dianggap ideal. Saat potensial barrier dioda diperhatikan, maka selama siklus-paruh positif, tegangan masukan harus melawan potensial barrier sebelum dioda terbias-maju.

• Untuk dioda silikon, ini akan menyebabkan tegangan luaran gelombang-paruh mempunyai nilai puncak yag lebih kecil 0,7 V daripada nilai puncak tegangan masukan.

• Hal tersebut bisa dilihat pada Gambar 4. Persamaan untuk nilai puncak tegangan luaran adalah

Gambar 4. Pengaruh potensial-barrier pada tegangan luaran Tersearahkan gelombang-paruh (dioda silicon)

• Saat bekerja dalam rangkaian dioda, sering menjadi praktis bila mengabaikan pengaruh potensial barrier ketika nilai tegangan (masukan) jauh lebih besar (minimal 10X) daripada tegangan-barrier.

• Sepanjang pembicaraan, dioda yang digunakan adalah silikon dan tegangan-barrier akan dianggap berpengaruh, kecuali ditetapkan lain.

Contoh:

Tentukan puncak tegangan luaran dari penyearah silikon seperti Gambar.

Jawab:

Penyearah Gelombang-Penuh• Meskipun penyearah gelombang-paruh mempunyai

banyak aplikasi, penyerah gelombangpenuh adalah yang paling sering digunakan dalam penyulai daya dc.

• Perbedaan antara penyearah gelombang-penuh dengan penyearah gelombang-paruh adalah bahwa penyearah gelombang-penuh, mengalirkan arus dc ke beban selama satu siklus gelombang masukan sementara penyerah gelombang-paruh hanya mengalirkan pada setengah siklus gelombang masukan.

• Hasil dari penyearahan gelombang-penuh adalah suatu tegangan luaran dc yang berpulsa untuk setiap setengah siklus gelombang masukan, sebaga terlihat pada Gambar 5.

Nilai rerata untuk tegangan luaran tersearahkan gelombang-penuh adalah dua kali pada gelombang-paruh, sebagai berikut:

Gambar 5. Penyearahan gelombang-penuh

Contoh:Cari nilai rerata dari tegangan luaran berikut.

Jawab:

Penyearah Gelombang-Penuh Tertap Tengah

• Penyearah gelombang-penuh tertap pusat (center tapped, CT) menggunakan dua dioda yang terhubung ke sekunder trafo, seperti Gambar 6. Sinyal masukan tergandeng dengan melalui trafo ke sekunder.

• Setengah dari tegangan sekunder timbul antara pusat tap dengan setiap ujung sekunder.

• Nilai rerata untuk tegangan luaran gelombang-penuh tersearahkan adalah dua kali tegangan luaran gelombang-paruh tersearahkan, sbb:

• Penyearah ini menggunakan dua buah dioda yang terhubung ke sekunder dari trafo tertap-tengah, sebagaimana diperlihatkan oleh Gambar 6.

• Sinyal masukan tergadeng dengan sekunder melalui trafo. Setengah dari tegangan sekunder tampak antara tap dengan setiap ujung belitan sekunder.

• Untuk setengah siklus positif tegangan masukan, polaritas tegangan sekunder terlihat seperti Gambar 6.a. Jalur arus melalui D1 dan beban.

• Sementara untuk setengah siklus negatif dari tegangan masukan, polaritas tegangan pada sekunder terlihat seperti Gambar 13.b. Jalur melalui D2 dan beban.

• Karena arus pada kedua siklus (positif dan negatif) dari tegangan masukan, menghasilkan polaritas (arah) arus yang sama pada beban, maka tegangan luaran pada beban adalah tegangan dc tersearahkan gelombang-penuh.

Gambar 6. Penyearah gelombang-penuh tertap tengah

Gambar 6.a. Selama setengah siklus positif, D1 adalah terbias-maju serta D2 terbias-balik.

Gambar 6.b. Selama setengah siklus positif, D1 adalah terbias-balik serta D2 terbias-maju.

Pengaruh Rasio Belitan pada Tegangan Luaran Gelombang-Penuh

• Jika rasio belitan trafo adalah satu, nilai puncak dari tegangan luaran tersearahkan sama dengan setengah nilai puncak dari tegangan primer kurang potensial barrier.

• Nilai ini terjadi karena setengah dari tegangan primer terlihat pada setiap setengah belitan sekunder.

• Dalam rangka memperoleh suatu tegangan luaran yang sama dengan masukan (kurang potensial barrier), suatu trafo penaik-tegangan dengan rasio belitan 1 banding 2 (1:2) harus digunakan.

• Dalam kasus ini, tegangan sekunder total adalah dua kali tegangan primer, sehingga tegangan pada setiap setengah belitan sekunder adalah sama dengan masukan.