Rangkaian Dioda

A. Rangkaian Penyearah (Rectifier Circuit)
Sebagian besar rangkaian elektronika membutuhkan tegangan DC untuk dapat bekerja dengan baik. Karena tegangan jala-jala adalah tegangan AC, maka yang harus dilakukan terlebih dahulu dalam setiap peralatan elektronika adalah mengubah atau menyearahkan (rectifying) tegangan AC ke DC. Pada umumnya, tegangan AC didekati dengan sinyal gelombang sinus. Secara matematika, gelombang sinus dinyatakan oleh:

dimana v(t) = tegangan sesaat, VP = tegangan puncak, dan θ = sudut dalam derajat atau radian

Untuk membuat suatu rangkaian penyearah, diperlukan sebuah transformator, untuk menaikkan atau menurunkan tegangan jala-jala. Besarnya penaikkan atau penurunan tegangan sebanding dengan rasio jumlah lilitan pada bagian primer dengan jumlah lilitan sekunder. Untuk memudahkan pemahaman berikutnya, perbandingan ini tidak dibahas lebih lanjut. Sebagai gantinya, hanya tegangan sekunder yang diberikan.

B. Rangkaian Penyerarah Setengah Gelombang
Gambar 1. memperlihatkan rangkaian yang disebut penyearah setengah gelombang (half wave rectifier). Pada setengah siklus tegangan sekunder yang positif, dioda mengalami forward biased untuk setiap tegangan yang lebih dari 0.7 volt (tegangan offset). Ini menghasilkan tegangan lintas hambatan beban (RL) yang mendekati bentuk setengah gelombang sinus. Pada setengah siklus negatif, dioda mengalami reverse biased, yang menyebabkan arus beban menjadi nol dan tegangan beban jatuh menjadi nol.

setengahgel

Gambar 1. Penyearah Setengah Gelombang

Jika digunakan pendekatan dioda ideal, puncak tegangan yang disearahkan sama dengan puncak tegangan sekunder. Sedangkan, jika digunakan pendekatan dioda offset, puncak tegangan yang disearahkan memiliki tegangan puncak keluaran yang lebih rendah dari tegangan puncak masukan.

C. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Center Tap Trafo
Penyearah setengah gelombang, belum menghasilkan tegangan DC yang baik. Oleh karena itu, diupayakan cara-cara lain untuk mendapatkan tegangan DC yang lebih baik. Gambar 2. menunjukkan sebuah rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan Center Tap Trafo. Selama setengah siklus tegangan sekunder yang positif, dioda yang atas mengalami forward biased dan dioda yang bawah mengalami reverse biased. Sehingga, arus mengalir melalui dioda yang atas, ke hambatan beban, dan setengah belitan. Sebaliknya, selama setengah siklus tegangan sekunder yang negatif, arus akan mengalir melalui dioda yang bawah, ke hambatan beban, dan setengah belitan yang bawah.

fullwave

Gambar 2. Penyearah Gelombang Penuh dengan Trafo CT

Dalam kedua siklus diatas, hambatan beban mendapatkan polaritas yang sama, tanpa memperhatikan dioda mana yang konduksi. Sehingga, tegangan keluaran pada beban berbentuk sinyal gelombang penuh yang disearahkan seperti terlihat pada Gambar 3.

fullwave2

Gambar 3. Proses penyearah gelombang penuh dengan trafo CT

D. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Dioda Jembatan
Pada saat ini, penyearah gelombang penuh dengan Center Tap Trafo, tidak umum digunakan. Penyerah gelombang penuh yang paling terkenal ialah penyearah jembatan (bridge rectifier). Gambar 4. menunjukkan rangkaian dan proses penyearah jembatan. Selama setengah siklus tegangan sekunder yang positif, dioda kanan atas dan dioda kiri bawah di-forward biased, sehingga tegangan beban mempunyai polaritas yang searah. Selama setengah siklus negatif, dioda kiri atas dan dioda kanan bawah yang forward biased, sehingga tahanan beban juga memiliki polaritas yang sama dengan sebelumnya. Secara bentuk, tegangan masukan dan keluaran penyearah gelombang penuh dengan menggunakan bridge dioda sama dengan menggunakan center tap trafo.

bridge2

Gambar 4. Penyearah Jembatan

bridge3

Gambar 5. Proses penyearah jembatan

E. Rangkaian Penyearah dengan Filter Kapasitor
Keluaran penyearah rata-rata adalah tegangan DC yang memiliki riak (ripple). Untuk mengubah riak ini ke tegangan DC yang tetap, dibutuhkan sebuah penapis (filter) menggunakan Kapasitor seperti pada gambar 6

filter

Gambar 6. Penyerah dengan filter C

Proses pengisian dan pengosongan arus (charging and discharging) pada rangkaian kapasitor, sangat bergantung kepada harga-harga dari Resistor dan Kapasitor. Tegangan pada kapasistor pada saat proses pengisian adalah sebagai berikut:

sedangkan persamaan arus untuk proses pembuangan adalah sebagai berikut:

dimana konstantat waktu peluruhan, biasa dikenal dengan istilah konstanta waktu t ,yaitu : t=RC

By Danang saputra with No comments