Rangkaian Dioda (Penyearah Gelombang Penuh)

                Penyearah adalah rangkaian elektronika yang berfungsi menyearahkan gelombang arus listrik. Arus listrik yang semula berupa arus bolak-balik (AC) jika dilewatkan rangkaian Penyearah akan berubah menjadi arus searah (DC).

Penyearah gelombang penuh (fullwave rectifier).Kelemahan dari halfwave rectifier adalah arus listrik yang mengalir ke beban hanya separuh dari setiap satu cycle. Hal ini akan menyulitkan dalam proses filtering (penghalusan). Untuk mengatasi kelemahan ini adalah penyearah gelombang penuh.

Rangkaian dasar penyearah gelombang penuh seperti terlihat pada gambar. Menggunakan dua dioda dan satu center tape transformer. Jika titik tengah transformer ditemukan maka tegangan di kedua ujung lilitan sekunder berlawanan fasa 180 derajat. Jadi ketika misalnya tegangan dititik A mengayun kearah positip diukur dari titik tengah lilitan sekunder maka tegangan dititik B mengayun ke arah negatif diukur dari titik yang sama. Mari kita lihat prinsip kerja penyearah gelombang penuh ini.

Pada rangkaian penyearah gelombang penuh ini, selama setengah siklus tegangan sekunder positif, jika digunakan dua dioda seperti pada landasan teori, dioda yang di atas (D1) mengalami prategangan maju dan dioda yang di bawah mengalami prategangan balik. Hal ini menyebabkan arus mengalir melalui dioda yang di atas, tahanan beban, dan setengah lilitan yang di atas. Kemudian selama setengah siklus yang negatif, arus mengalir melalui dioda yang di bawah, tahanan beban, dan setengah belitan yang di bawah.

Karena sifat dioda yang hanya menyearahkan arus pada satu arah tegangan positif saja maka dioda dapat dirangkaikan sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan arus searah. Untuk itu kita lihat rangkaian di bawah ini Yang menjadi dasar dari penyearah adalah sifat dioda yang hanya menyearahkan arus pada satu arah tegangan (arah maju ) saja, sedang pada arah yang berlawanan (arah mundur) arus yang dilewatkan sangat kecil dan diabaikan.

Percobaan penyearah arus gelombang penuh ini bertujuan mengamati bentuk tegangan yang dihasilkan oleh penyearah arus gelombang penuh. . Pada percobaan ini digunakan 4 dioda, sementara pada landasan teori sebenarnya kita dapat menggunakan cukup 2 dioda saja. Meski begitu, keduanya tetap memiliki fungsi sebagai penyearah arus gelombang penuh. hasil penyearahan arus gelombang penuh dimana arus bolak balik diubah menjadi searah sehingga grafik sinusoidalnya menjadi setengah gelombang-setengah gelombang yang rapat. Penggunaan 4 dioda seperti pada percobaan ini merupakan cara lain untuk mendapatkan keluaran gelombang penuh. Penyearah seperti ini dinamakan juga penyearah jembatan.

Penyearah gelombang penuh ini seperti dua penyearah gelombang-setengah yang saling membelakang dengan satu penyearah menangani setengah siklus pertama dan yang lainnya menangani setengah siklus yang kedua. Karena adanya sambungan tengah pada belitan sekunder, masing-masing rangkaian dioda hanya menerima setengah tegangan sekunder.

Rectifier, Filter & Regulator

KONSEP PENYEARAHAN

Penyearah dalam sistem, penyediaan sumber daya DC berfungsi sebagai pengubah arah tegangan atau voltase dari AC ke DC .

Catu daya dc adalah sumber bolak-balik AC ( alternating current ) dari pembangkit tenaga listrik yang diubah menjadi searah DC ( direct current) .

Konsep perubahan AC menjadi DC disebut penyearahan ( rectifiering ).

Ada 3 jenis penyearahan :

1. Penyearah 1/2 gelombang
2. Penyearah gelombang penuh
3. Penyearah gelombangpenuh sistem jembatan

1. Penyearah 1/2 Gelombang

Rangkaian Penyearah 1/2 Gelombang

	Tegangan masukan (V in ) adalah sebuah tegangan sinussioda . Asumsikan sebuah perilaku dioda ideal, pada setengah sinyal positif dioda mendapat pemberian bias maju (forward bias) sehingga menyebabkan setengah sinyal positif muncul pada RL atau beban.
Kondisi ini membuat dioda berlaku sebagai penghantar. Pada setengah putaran negatif, dioda mendapat bias mundur (reverse bias), sehingga dioda dalam kondisi tidak menghantar, oleh karena itu rangkaian memotong sinyal setengah negatif.
Tegangan output (V out ) setengah gelombang merupakan sebuah tegangan DC yang bergerak naik sampai maksimum dan menurun sampai nol, dan tetap nol selama sinyal negatif. Supaya lebih jelas, lihat Simulasi 1

• Nilai Sinyal DC setengah Gelombang

Pada prinsipnya, nilai DC setengah gelombang diperoleh dari :

karena nilai dari = 0,318V, sehingga :

• Frekuensi Keluaran

Frekuansi keluaran sama dengan frekuensi masukan. Tiap-tiap putaran masukan menghasilkan satu putaran tegangan keluaran. Dengan demikian kita dapat menulis :

 

2. Penyearah Gelombang Penuh

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh

	Perhatikan grounded center tap pada kumparan sekunder trafo ! Mengapa demikian ? Rectifier gelombang penuh sama dengan rectifier ½ gelombang sehingga masing-masing rectifier gelombang penuh memiliki tegangan yang sama (equal) dengan setengah tegangan sekunder D1 menghantar ke sinyal setengah positif, dan dioda D2 menghantar ke sinyal setengah negatif. Hasilnya arus beban rectifier mengalir selama setengah sinyal bersama-sama.
Rectifier gelombang penuh berbuat sama dengan dua kali bolak-balik pada rectifier setengah gelombang.

• Nilai DC atau Nilai Rata-rata

Karena sinyal gelombang penuh mempunyai dua kali sinyal setengah positif, DC atau nilai rata-rata barnilai dua kali nilai dc setengah gelombang.

Pada prinsipnya, nilai dc penyearah gelombang penuh diperoleh dari :

karena nilai dari = 0,636 V, sehingga :

• Frekuensi Keluaran

Pada sebuah rectifier gelombang penuh, sesuatu tidak biasa terjadi pada frekuensi keluaran. Tegangan saluran AC mempunyai frekuensi 60 Hz. Karena itu, periode masukkannya sama dengan :

 

Karena penyearahan gelombang penuh, periode sinyal gelombang penuh adalah setengah periode masukan :

  sehingga kita dapatkan

Frekuensi sinyal gelombang penuh adalah dua kali frekuensi masukan. Hal ini beralasan karena sebuah keluaran gelombang penuh mempunyai dua kali periode masukan gelombang sinus, hanya saja rectifier gelombang penuh membalikkan masing-masing periode setengah negatif sehingga kita mendapatkan jumlah dua kali periode positif. Akibatnya, adalah penggandaaan frekuensi sehingga :

Gelombang penuh :

3. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan 

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

	Rectifier jembatan menyerupai rectifier gelombang penuh sebab ia memproduksi tegangan keluaran gelombang penuh. Dioda-dioda D1 dan D2 menghantar di atas setengan periode positif dan D3 dan D4 menghantar di atas setengah periode negatif. Sebagai hasilnya arus beban rectifier mengalir selama diantara setengah periode.
Nilai Rata-rata dan frekuensi Keluaran Karena sebuah penyearah jembatan menghasikan sebuah keluaran gelombang penuh, persamaan untuk nilai rata-rata dengan frekuensi keluaran sama seperti yang diberikan untuk penyearah gelombang penuh : dan