PENYEARAH SETENGAH GELOMABANG
Penyearah atau rectifier adalah rangkaian yang berfungsi untuk mengubah arus AC (bolak-balik) menjadi tegangan searah (DC), Dioda adalah komponen utama dalam sistem/rangkaian penyearah yang mempunyai prinsip kerja melewatkan arus ke satu arah dan menghambat jalur arus arah lainnya.
Berdasarkan konfigurasi rangkaiannya penyearah dibagi 2 yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh. Masing-masing konfigurasi mempunyai kekurangan dan kelebihan, pemilihan bentuk konfigurasi berdasarkan dari kebutuhan dengan memperhatikan kestabilan sistem, kehalusan output dan pastinya biaya komponen.
1. Pengertian Penyearah Setengah Gelombang
Penyearah setengah gelombang adalah jenis penyearah konfigurasinya yang paling sederhana karena hanya menggunakan 1 dioda atau lebih dari 1 {pararel} untuk dan hanya melewatkan siklus positif dari gelombangan AC, berikut ini gambar rangkaian penyearah setengah gelombang.
Gambar Penyearah Setengah Gelombang 2. Prinsip Kerja Penyearah Setengah Gelombang
Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah memanfaatkan karateristik dioda yang hanya arus ke satu arah dan menghambat jalur arus arah lainnya. Gelombang listrik AC yang melewati dioda setengahnya akan dilewatkan dan setengahnya lagi akan diblokir.
Frekuensi sinyal keluaran dari penyearah setengah gelombang ini adalah sama dengan frekuensi nput (dari jala Jala Listrik) yaitu 50 Hz. Karena jarak dari puncak ke puncak berikutnya adalah sama.
Pada setengah siklus pertama {positif}, dioda dalam kondisi menjadi sebuah dioda dengan bias maju yang artinya dioda seperti sakelar tertutup sehingga arus mengalir dan melewati hambatan {R} beban. Berikut gambar operasi penyearah setengah gelombang pada siklus pertama dengan gambar bentuk gelombang input dan output
Gambar Penyearah Setengah Gelombang Pada Siklus Pertama
Pada setengah siklus kedua {negatif}, dioda dalam kondisi menjadi sebuah dioda dengan bias mundur yang bersifat menghambat dan tidak menghantar artinya dioda seperti sakelar terbuka sehingga sehingga tidak ada arus mengalir pada hambatan beban. . Berikut gambar operasi penyearah setengah gelombang pada siklus kedua dengan gambar bentuk gelombang input dan output.
Gambar Penyearah Setengah Gelombang Pada Siklus Pertama 3. Tegangan Output Penyearah Setengah Gelombang
Pada perencanaan rangkaian penyearah, harus diketahui besar/batas tegangan maksimum yang diperbolehkan pada diode. Disebut tegangan maksimum atau tegangan puncak balik atau PIV {peak- inverse - voltage}karena pada saat dioda mendapat bias mundur {balik}
maka tidak ada arus yang mengalir. Gambar berikut memperlihatkan nilai gelombang tegangan puncak {Vp}tegangan rata-rata {Vrms} dan tegangan output {Vdc}
Gambar Nilai Gelombang Tegangan Puncak, Tegangan Rata-rata Dan Tegangan Ouput.
Vp adalah nilai maksimum dari puncak tegangan, yang didapat dari tegangan input dikurangi tegangan drop dioda selanjutnya dikalikan 50%. Berikut ini persamaan untuk menghitung
Vp = { Vin – 0.7} x 50 % Adapun jika Vrms diketahui persamaanya
Vp = Vrms x 1.414
Vrms adalah rata-rata tegangan DC dari magnitude tegangan AC sinusoidal.
Berikut ini persamaan untuk menghitung Vrms = Vp
√
2 = 0.707 Vp Arus DC rata-rata yang dihasilkan dari rangkaian ini hanya 0,318 dari arus maksimum-nya, jika dituliskan dalam persamaan matematika adalah sebagai berikut;
IAV = 0,318 ∙ IMAX
Vdc adalah nilai tegangan output yang akan terbaca oleh voltmeter dc yang dapat dihitung dengan persamaan berikut ini
Vdc = Vp/π Vdc = Vp x 0.318 Vdc = Vrms x 0.45 4. Kelebihan dan Kekurangan Penyearah Setengah Gelombang
Penyearah setengah gelombang mempunyai kelebihan dan kekurangan yaitu sebagai berikut :
a) KELEBIHAN.
Rangkaiannya sederhana.
Biayanya murah karena hanya menggunakan 1 dioda.
Cocok untuk charger baterai, terdapat keadaan output 0 Volt {saat siklus negative} yang dapat berfungsi untuk mengistirahatkan sel baterai dari kejenuhan akibat proses charging.
b) KEKURANGANNYA.
Tegangan outoput mempunyai ripple yang sangat besar.
Membutuhkan kapasitor yang sangat besar untuk tegangan ouput.
Tidak dapat diterapkan pada PSU bersisten SMPS, karena SMPS merupakan PSU berfrekuensi tinggi yang mempunyai duty cycle diatas 90% .
Kurang efisien karena hanya mengambil setengah siklus saja, siklus setengahnya tidak diambil yang berakibat output memiliki daya yang lebih kecil.
Soal Materi
1. Tentukan tegangan rata-rata (Vdc) yang melalui beban pada gambar 1.7 dibawah ini, bila Vrms = 20 volt dan Drop tegangan dioda 0,8 volt.
a. 8.76 V b. 6.74 V c. 8.74 V d. 4.37 V e.0.874 V
Penyelesaian :
Vp = 1,414 x Ueff
= 1,414 x 20 volt
= 28,28 V
Vp (beban) = (Vp – 0,8) volt
= 28,28 – 0,8
= 27,48 V
Vdc = 0, 318 x Vp
= 0, 318 x 27,48
= 8,74 V
2. Perhatikan Pernyataan Berikut a) Rangkaiannya sederhana.
b) Biayanya murah karena hanya menggunakan 1 dioda.
c) Cocok untuk charger baterai, terdapat keadaan output 0 Volt {saat siklus negative} yang dapat berfungsi untuk mengistirahatkan sel baterai dari kejenuhan akibat proses charging
d) Tegangan outoput mempunyai ripple yang sangat besar.
Dari pernyataan diatas, kelebihan dari penyearah setengah gelombang adalah a. b dan c
b. b, c dan d c. a, c, dan d
d. a, b, dan c e. Semua Benar
3. Pada setengah siklus pertama {positif}, dioda dalam kondisi menjadi sebuah dioda dengan bias maju yang artinya
a. Seperti sakelar tertutup sehingga sehingga tidak ada arus mengalir pada hambatan beban
b. Seperti sakelar tertutup sehingga arus mengalir dan melewati hambatan {R} beban
c. Seperti sakelar terbuka sehingga sehingga tidak ada arus mengalir pada hambatan beban
d. Seperti sakelar terbuka sehingga arus mengalir dan melewati hambatan {R}
beban
e. Resistansinya sangat besar sehingga arus tidak dapat mengalir
4. Pada setengah siklus pertama {positif}, dioda dalam kondisi menjadi sebuah dioda dengan bias maju yang artinya
a. Seperti sakelar tertutup sehingga sehingga tidak ada arus mengalir pada hambatan beban
b. Seperti sakelar tertutup sehingga arus mengalir dan melewati hambatan {R}
beban
c. Resistansinya sangat besar sehingga arus dapat mengalir dan dalam pembahaasn ini resistansinya dianggap tak hingga
d. Seperti sakelar terbuka sehingga arus mengalir dan melewati hambatan {R}
beban
e. Resistansinya sangat besar atau dalam pembahasan ini dianggap tak terhingga sehingga arus tidak dapat mengalir
5. Berikut ini pernyataan mengenai penyearah setengah gelombang yang benar adalah
a. Root mean square, harga efektif gelombang ac dengan Rumus = 0,707 x harga puncak untuk gelombang penuh
b. Root mean square, harga efektif gelombang ac dengan Rumus = 0,707 x harga puncak untuk setengah gelombang
c. Bias maju, Arah mundur /balik bila katoda lebih positip dari anoda
d. Bias mundur, Arah maju aliran arus dari anoda ke katoda, saat anoda lebih positip
e. Pernyataan Semua salah
