PENYEARAH JEMBATAN DIODA
Penyearah jembatan termasuk termasuk penyearah gelombang penuh dengan empat buah dioda yang dirang dirangkai kai sepert sepertii sebuah sebuah jembat jembatan. an. Penyear Penyearah ah jembat jembatan an merupak merupakan an penyear penyearah ah yang paling paling terkenal dan paling banyak dipakai karena dua alasan, pertama penyearah ini menonjolkan puncak tegangan yang sama dengan deng an penyearah setengah gelombang dan kedua bahwa penyearah ini mempunyai nilai rata-rata (nilai dc) lebih tinggi daripada daripada penyearah gelombang penuh (dua dioda). Gambar rangkaian penyearah jembatan seperti ditunjukkan dibawah ini
Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut : •
Untuk setengah siklus positi, dioda !" dan !# mengalami prategangan maju sehingga arus mengalir dari kumparan sekunder trao atas melewati !" $ % $ !# dan kembali ke kumparan sekunder trao bawah. &egangan &egangan beban ('%) mempunyai mempun yai polaritas seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
•
Untuk setengah siklus negati, negati, dioda ! dan ! mengalami prategangan prategangan maju sehingga arus mengalir dari kumparan sekunder trao bawah melewati ! $ % $ ! dan kembali
ke kumparan trao atas. &egangn beban ('%) mempunyai polaritas sepeti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
*adi untuk satu siklus gelombang, tegangan beban mempunyai polaritas yang sama karena arus beban selalu mengalir dalam arah yang sama tanpa memperdulikan dioda mana yang sedang menghantar. +tulah sebabnya tegangan beban merupakan
sinyal gelombang penuh yang
disearahkan. 1. Tegangan Rata-Rata (Vdc) !engan mengabaikan penurunan tegangan pada dioda, maka puncak tegangan yang
disearahkan ('out puncak) pada beban adalah : Vout (punca) ! V" (punca)#########(1) Perhatikan persamaan diatas bahwa semua tegangan sekunder pada kumparan muncul pada beban sehingga hal ini yang membuat penyearah jembatan lebih baik daripada penyearah gelombang penuh (dua dioda) karena pada penyearah gelombang penuh hanya setengah gelombang sekunder saja yang mencapai keluaran pada beban. *adi tegangan rata-rata atau 'dc adalah Vdc ! $%&'& Vout (punca)#########.(")
ontoh : isalkan tegangan sekundernya sebesar ", 'ac ('rms), maka tegangan puncak sekundernya adalah /,0 '. &egangan rata-rata ('dc) dapat dicari dengan mencari 'out (puncak) terlebih dulu : 'out (puncak) 1 '" (puncak) ,..maka 'out (puncak) 1 /,0 ' , dan
'dc 1 2,# 'out (puncak) 'dc 1 2,# 3 /,0 1 ,# ' 4pabila diberikan tegangan beban dc ,# ' dan sebuah resistansi beban 2 5hm, arus-arus beban dc-nya ,# 4. 6arena masing-masing dioda hanya menghantar setiap setengah siklus, maka batas kemampuan +dc (+o) diodanya hanya paling tidak setengah arus beban dc atau 2,77 4. Paaete
*etenga+
,eoang Penu+
Jeatan
,eoang
8anyaknya !ioda 'out (puncak) 'dc 4rus dioda 9rekuensi riak 'dc
'" (puncak) 2,#0 'out (puncak) +dc in 2,7 '"(rms)
" 2,7 '" (puncak) 2,# 'out (puncak) 2,7 +dc " in 2,7 '"(rms)
'" (puncak) 2,# 'out (puncak) 2,7 +dc " in 2, '"(rms)
ontoh soal: . ;ebuah penyearah jembatan dihubungkan dengan kumparan sekunder trao dengan tegangan eektinya sebesar 72 '. 8erapa tegangan yang jatuh pada beban sebesar 22 5hm dan berapa arus yang mengalir pada masing-masing dioda< PENAPI* / 0ITER 2APA*ITOR
6eluaran penyearah rata-rata adalah tegangan dc yang berdenyut, penggunaan keluaran seperti ini hanya terbatas untuk mengisi baterai, menjalankan motor dc dll. ;ebagian besar rangkaian elektronika membutuhkan tegangan dc yang benar-benar tetap, seperti tegangan yang keluar pada baterai. Untuk meratakan tegangan dc yang masih berdenyut tersebut maka dibutuhkan sebuah rangkaian ilter kapasitor. 1. Penap34 4etenga+ geoang Pada gambar dibawah ini ditunjukkan rangkaian penapis kapasitor masukan.
;umber ac membangkitkan tegangan sinus dengan puncak 'p. ;elama seperempat siklus pertama dari tegangan sumber, dioda berprategangan maju. +dealnya dioda tersebut berlaku seperti switch tertutup. 6arena dioda menghubungkan sumber langsung melintasi kapasitor, maka kapasitor diisi sampai tegangan puncak 'p. &epat setelah melewati puncak positi, dioda berhenti menhantar, yang artinya switch terbuka seperti yang diperlihatkan pada gambar. engapa demikian, karena kapasitor memiliki tegangan 'p dengan polaritas yang sama sepeti tegangan sumber. &epat sesaat setelah tegangn sumber mencapai puncak, maka tegangan sumber sedikit lebih kecil dibandingkan tegangan kapasitor, sehingga dioda mengalami pra tegangan balik. !engan dioda yang sekarang terbuka, kapasitor membuang muatannya melalui resistor. !engan rancangan yang seksama, tetapan waktu pembuangan dapat dibuat jauh lebih besar daripada perioda & sinyal masuk. 6arena hal ini, kapasitor hanya kehilangan sebagian kecil muatannya selama waktu putus dari dioda.
;ekarang, tegangan beban hampir merupakan tegangan dc yang sempurna. penyimpangan dari tegangan dc yang murni hanyalah riak (ripple) kecil yang disebabkan oleh pengisian dan pembuangan kapasitor. akin kecil riak makin baik. *aa+ 4atu caa untu enguang3 3a 3aa+ dengan enaa+an tetapan 5atu peuangan 6ang 4aa dengan R 7. &egangan pada kapasistor pada saat proses pengisian adalah sebagai berikut:
dimana konstantat waktu pembuangan, biasa dikenal dengan istilah konstanta waktu = , yaitu = 1 % >. ". Penap34 ,eoang Penu+ atau Jeatan ara lain untuk mengurangi riak adalah dengan menggunakan penyearah gelombang penuh atau penyearah jembatan. 9rekuensi riaknya adalah "3 rekuensi riak pada penyearah setengah gelombang. ;ehingga kapasitor diisi dua kali lebih sering dan hanya mempunyai setengah waktu pembuangan. 4kibatnya, riak menjadi lebih kecil dan tegangan keluaran dc-nya lebih mendekati tegangan puncak. %angkaian penapis gelombang penuh atau jembatan seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah in.
6ita dapat menghitung besarnya tegangan riak dengan persamaan sebagai berikut: V Rip fC =
dimana '%ip 1 tegangan riak ke puncak ('olt) 1 rekuensi riak 1 kapasitansi (arad) 7onto+ 8
4nggaplah arus beban dc mendekati 2 m4 dan kapasitansinya /2 u9.
*ika kita
menggunakan penyearah gelombang penuh atau jembatan dengan rekuensi jala-jala 2 ?@, riak puncak ke puncak yang berasal dari penapis kapasitor masuk adalah V Rip
)2.)2 =
#
−
)"2 x (/2.)2
−
=
2,)//V
'. Pedoan Peancangan *ika kita sedang merancang penapis kapasitor pada penyearah arus, kita akan memilih
kapasitor yang cukup besar untuk menjaga agar riak kecil. 8erapa nilai kecilnya itu< ini tergantung pada seberapa besar ukuran kapasitor yang ingin anda gunakan. 8ila riak berkurang, kapasitor menjadi makin besar dan makin mahal. ;ebagai solusinya, beberapa perancang menggunakan aturan 2 A, yang mengatakan kapasitor dipilih untuk menjaga agar riak puncak ke puncak sekitar 2 A dari tegangan puncak. isalnya, bila tegangan puncaknya 7 ', maka pilihlah kapasitor yang membuat riak puncak ke puncak sekitar ,7 '. 9. Tegangan D7 +dealnya, tegangan ! yang diperoleh dari penapis kapasitor adalah sama dengan tegangan puncak. 6arena kita mengijinkan riak sampai 2 A, maka kita dapat menggunakan rumus yang sedikit lebih tepat. V dc
=
V " ( puncak )
−
V Rip "
ontoh: jika '"(puncak) 1 7 ' dan '%ip 1 ,7 ' maka ,7 V dc 7 ,"7V " =
−
=
