RANGKAIAN PENYEARAH
I. Tujuan Praktikum
1. Mengetahui manfaat dioda sebagai penyearah.
2. Mampu merancang rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh.
3. Menganalisa rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh.
4. Mengetahui cara kerja rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh.
II. Bahan Praktikum
1. Transformator
2. Dioda semikonduktor
3. Resistor
4. Projectboard
5. Multimeter
6. Osiloskop
III. Ringkasan Teori
Penyearah berfungsi untuk mengubah tegangan ac menjadi tegangan dc. Penyearah ada 2
macam, yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh.
Penyearah Setengah Gelombang
Nilai tegangan puncak input transformator:
VRMS = Vp/2....................................................................................................... (5.1)
Tegangan rata-rata DC pada penyearah setengah gelombang adalah:
VDC = Vp/V = 0,318 x Vp....................................................................................... (5.2)
Frekuensi output:
fOUT = fIN ................................................................................................................. (5.3)
Penyearah Gelombang Penuh
Tegangan rata-rata DC pada penyearah sinyal gelombang penuh:
VDC = 2Vp/v................................................................................................................... (5.4)
Frekuensi output:
f OUT = 2.f IN .............................................................................................................. (5.5)
IV. Tugas Pendahuluan
1. Jelaskan cara kerja rangkaian penyearah setengah gelombang? Gambarkan rangkaian dan bentuk gelombang input/ outputnya!
2. Jelaskan cara kerja rangkaian penyearah gelombang penuh center tap? Gambarkan rangkaian dan bentuk gelombang input/ outputnya!
3. Jelaskan cara kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (diode bridge) Gambarkan rangkaian dan bentuk gelombang input/ outputnya!
Jawaban:
1.
Prinsip kerja dari rangkaian penyearah setengah gelombang ini adalah pada saat setengah gelombang pertama (puncak) melewati dioda yang bernilai positif menyebabkan dioda dalam keadaan ‘forward bias’ sehingga arus dari setengah gelombang pertama ini bisa melewati dioda.
Pada setengah gelombang kedua (lembah) yang bernilai negatif menyebabkan dioda dalam keadaan ‘reverse bias’ sehingga arus dan setengah gelombang kedua yang bernilai negatif ini tidak bisa melewati dioda. Keadaan ini terus berlanjut dan berulang sehingga menghasilkan bentuk keluaran gelombang seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini.
Dari gambar di atas, gambar kurva ‘D1-anoda’ (biru) merupakan bentuk arus AC sebelum melewati dioda dan kurva ‘D1-katoda’ (merah) merupakan bentuk arus AC yang telah dirubah menjadi arus searah ketika melewati sebuah dioda.
Pada gambar tersebut terlihat bahwa ketika gelombang masukan bernilai positif, arus dapat melewati dioda tetapi ketika gelombang masukan bernilai negatif, arus tidak dapat melewati dioda. Karena hanya setengah gelombang saja yang bisa di searah-kan, itu sebabnya mengapa disebut sebagai Penyearah Setengah Gelombang.
2.
Prinsip kerja dari rangkaian penyearah “center tap design’ ini adalah pada saat arus setengah gelombang pertama pada AC-Source1 bernilai positif, maka arus akan mengalir ke beban (R-Load) melalui D1 (forward bias). Sedangkan pada arus setengah gelombang pertama pada AC-Source2 bernilai negatif akan ditahan (blocking) oleh D2 (reverse bias) sehingga tidak dapat mengalir ke beban, hal ini diilustrasikan pada gambar berikut.
Pada arus setengah gelombang kedua pada AC-Source1 bernilai negatif sehingga arus ditahan (blocking) oleh D1 (reverse bias) dan tidak dapat mengalir ke beban, tetapi sebaliknya pada saat arus setengah gelombang kedua pada AC-Source2 bernilai positif, maka arus akan mengalir ke beban (R-Load) melalui D2 (forward bias). Sehingga menghasilkan penyearah gelombang penuh dari AC ke DC, seperti diilustrasikan pada gambar berikut.
Arus DC rata-rata yang dihasilkan dari rangkaian penyearah gelombang penuh ini adalah dua kali dari arus rata-rata yang dihasilkan oleh penyearah setengah gelombang yakni;
IAV = 0,637 ∙ IMAX
Lalu bagaimana jika sumber arus bolak-balik (AC) dengan CT di searah-kan oleh rangkaian penyearah dioda jembatan? Hasilnya akan diperoleh dua arus searah (DC) dengan dua polaritas yang berbeda atau biasa disebut sebagai Penyearah Gelombang Penuh Polaritas Ganda.
3.
Penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge)
Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap siklus tegangan AC sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus yang sama. Untuk memahami cara kerja dioda bridge, perhatikanlah kedua gambar berikut.
Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap siklus tegangan AC sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus yang sama. Untuk memahami cara kerja dioda bridge, perhatikanlah kedua gambar berikut.
Saat siklus positif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda B menuju beban dan kembali melalui dioda C. Pada saat yang bersamaan pula, dioda A dan D mengalami reverse bias sehingga tidak ada arus yg mengalir atau kedua dioda tersebut bersifat sebagai isolator.
Sedangkan pada saat siklus negatif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda D menuju beban dan kembali melalui dioda A. Karena dioda B dan C mengalami reverse bias maka arus tidak dapat mengalir pada kedua dioda ini.
Kedua hal ini terjadi berulang secara terus menerus hingga didapatkan tegangan beban yang berbentuk gelombang penuh yang sudah disearahkan (tegangan DC). Grafik sinyal dari penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge) ditunjukkan seperti pada gambar berikut
Jembatan dioda (dioda bridge) tersedia dalam bentuk 1 komponen saja atau pun bisa dibuat dengan menggunakan 4 dioda yang sama karakteristiknya. Yang harus diperhatikan adalah besar arus yang dilewatkan oleh dioda harus lebih besar dari besar arus yang dilewatkan pada rangkaian.
V. Langkah Percobaan
A. Penyearah Setengah Gelombang
1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini. Tentukan nilai T1, D1, dan R1
Gambar 5.1. Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang
2. Tutup saklar S1.
3. Ukur besar tegangan keluaran pada T1 menggunakan multimeter.
4. Ukur besar tegangan pada R1 menggunakan multimeter.
5. Ukur tegangan keluaran pada T1 menggunakan osiloskop.
6. Ukur tegangan keluaran pada R1 menggunakan osiloskop.
7. Simulasikan rangkaian diatas pada program EWB.
8. Hitung besar tegangan keluaran pada R1.
B. Penyearah Gelombang Penuh dengan Center Tap
1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini.
T1 = Transformator, D1 = Dioda semikonduktor, R1 = Resistor
Gambar 5.2. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh
2. Tutup saklar S1.
3. Ukur besar tegangan pada T1 menggunakan multimeter.
4. Ukur besar tegangan pada resistor beban menggunakan multimeter.
5. Ukur tegangan keluaran pada T1 menggunakan osiloskop.
6. Ukur tegangan keluaran pada R1 menggunakan osiloskop.
7. Simulasikan rangkaian diatas pada program EWB.
8. Hitung besar keluaran pada R1.
C. Penyearah gelombang Penuh dengan Diode Bridge
1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini.
T1 = Transformator, DB1 = Dioda Bridge, R1 = Resistor
Gambar 5.3. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan dioda bridge
2. Tutup saklar S1.
