FULL WAVE RECTIFIER

PENYEARAH GELOMBANG PENUH

Rangkaian penyearah gelombang penuh dapat kita bedakan menjadi dua rangkaian, yaitu dengan menggunakan trafo CT dan dengan menggunakan dioda brige. Sekarang kita akan membahas satu persatu rangkaian penyearah gelombang penuh.

A.        Penyearah gelombang penuh dengan trafo CT

Secara bentuk rangkaiannya dapat kita gambarkan sebagi berikut :

Rangkaian ini menggunakan dua buah dioda yang diberikan tegangan output dari sekunder trafo CT yang kemudian kita sebut sebagai tegangan input rangkaian (Vi). Resistor beban RL kita gunakan pada output rangkaian yang akan mengahsilkan tegangan output (Vout).

Terminal sekunder akan mengeluarkan dua buah tegangan keluaran yang sama besarnya tetapi fasenya berlawanan dengan titik CT, yang akan menjadi tegangan input Vi ke dioda D1 dan D2.

Pada siklus positif D1 mandapat bias maju maka akan mengalir arus i1 yang akan melewati RL lalu menuju CT. 

Pada siklus negatif  D2 mandapat bias maju maka akan mengalir arus i2 yang akan melewati RL lalu menuju CT.

Jika siklus gelombang sinus berulang maka D1 dan D2 akan terus bekerja secara bergantian dengan menghasilkan arah arus  iL pada Resistor Beban RL  yang searah.

Untuk lebih jelasnya kita bisa lihat kembali urutan gambarnya sebagai berikut :

Terlihat jelas bahwa rangkaian penyearah gelombang punuh ini merupakan gabungan dua buah penyearah setengah gelombang yang mengaktifkan dua buah dioda yang saling bergantian setiap setengah siklusnya. Dengan demikian  arus maupun tegangan rata-ratanya adalah dua kali dari penyearah setengah gelombang.

Arus rata-rata :

Dan besarnya tegangan rata-rata :

Apabila nilai resistansi saat dioda dibias maju (Rf) jauh lebih kecil dari nilai RL, maka nilai Rf tersebut dapat kita abaikan, sehingga besarnya tegangan rata-rata menjadi :

Apabila penyearah bekerja dengan tegangan Vm yang kecil, untuk mendapatkan hasil yang lebih teliti, maka tegangan cut-in dioda (Vɣ) perlu diperhatikan, yaitu :

Tegangan puncak inverse atau Peak Inverse Voltage (PIV) yang diterima oleh dioda adalah sebesar 2Vm.

Misalkan pada saat siklus positif, dimana D1 sedang dibias maju (ON) dan D2 dibias mundur (OFF), maka jumlah tegangan yang berada pada dioda D2 yang OFF tersebut adalah dua kali dari besarnya tegangan sekunder trafo. Sehingga nilai PIV untuk masing-masing dioda dalam rangkaian penyearah dengan trafo CT ini adalah :

B.  Penyearah Gelombang Penuh Dengan Dioda Brige

Pada rangkaian jenis ini kita dapat menggunakan jenis trafo CT ataupun non CT, atau bahkan bisa juga tanpa menggunakan trafo. Rangkaian dasar penyearah gelombang penuh dapat kita gambarkan sebagai berikut :

Prinsip kerja rangkaian ini adalah sebagai berikut :

Pada siklus positif dari output trafo arus akan mulai mengalir dari A, dioda D1 terbias maju dan akan menjadi ON, menghasilkan arus i1 yang akan melewari resistor beban RL menuju dioda D3 yang akan terbias maju dan menjadi ON, lalu arus akan sampai ke trafo bagian B.

Arus tidak melewati dioda D2 dan D4 karena terbias mundur.

Pada siklus negatif dari output trafo arus akan mulai mengalir dari B, dioda D2 terbias maju dan akan menjadi ON, menghasilkan arus i2 yang akan melewari resistor beban RL menuju dioda D4 yang akan terbias maju dan menjadi ON, lalu arus akan sampai ke trafo bagian A.

Arus tidak melewati dioda D1 dan D3 karena terbias mundur.

Arah arus i1 dan i2 yang melewati beban RL adalah sama, dengan demikian arus pada reisitor beban RL ini kita sebut saja sebagai iL, adalah merupakan penjumlahan dari kedua arus i1 dan i2, dengan menempati paruh waktu  masing-masing siklusnya. Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat pada gambar berikut ini :

Arah arus i1 dan i2 pada beban resistor RL adalah sama, dengan demikian arus yang mengalir pada beban (iL) adalah merupakan penjumlahan dari arus i1 dan i2, dengan menempati paruh waktu masing-masing pada setiap siklusnya.

Besarnya aarus rata-rata pada resistor beban RL adalah sama seperti penyearah gelombang penuh dengan trafo CT yaitu :

Dan untuk nilai tegangan rata-rata dengan memperhatikan besarnya nilai tegangan cut-in dioda (Vɣ) adalah :

Nilai  2Vɣ ini diperoleh karena pada setiap siklus terdapat dua dioda yang berhubungan secara seri.

Tegangan Puncak Inverse atau Peak Inverse Voltage (PIV) dapat kita dapatkan dari :

Contoh latihan soal :

Hitunglah nilai arus dan tegangan rata-rata pada Vout jika kita ketahui nilai perbandingan lilitan trafo adalah N1:N2 = 10:1, Veff = 220V dan f = 50 Hz, resistor RL = 1KΩ.

Penyelesaian :

Kita ketahui adalah input tegangan PLN 220 V, dengan nilai tegangan efektifnya Veff = 220V. Maka kita dapat menghitung nilai tegangan maksimum (Vm) :

bentuk gelombang :

Pada titik B adalah tegangan output trafo stepdown dimana perbandingan lilitan primer  N1 = 10 dan sekunder N2 = 1, maka N1:N2 = 10:1. Maka tegangan maksimum pada titik B adalah :

Bentuk gelombang pada B :

Dengan mempertimbangkan nilai tegangan cut-in dioda (Vɣ) besarnya tegangan rata-rata Vdc :

Dan bentuk gelombang pada outputnya adalah :

Untuk mencari arus maksimum Im dengan mengabaikan nilai Rf yang kecil adalah :

dan arus rata-rata adalah: 

Dari gelombang yang dihasilkan pada bagian outputnya kita bisa melihat bahwa jarak antara puncak ke puncak semakin rapat, maka nilai frekuensi outputnya adalah :

Besar tegangan PIV adalah :

Terimakasih telah mengunjungi blog saya, semoga yang sedikit ini dapat bermanfaat bagi anda para pembaca yang budiman.

Referensi bacaan :

Malvino,A.P. (1993). Electronics Principles 5th Edition.

Herman Dwi Surjono, Ph.D. (2007). Ebook Elektronika Terapan.

Dan dari berbagai sumber lainnya.

Desain Gambar : Basuki Dwi Putranto

Menggunakan aplikasi Livewire dan CircuitMaker