Penyearah Gelombang

DIODA BRIDGE

Diode bridge  atau dikenal dengan jembatan dioda adalah rangkaian yang digunakan untuk penyearah arus (rectifier) dari AC ke DC. . untuk membuat diode bridge  dengan benar maka perlu diketahui tipe dioda yang akan digunakan, agar sesuai dengan kebutuhan. contoh: untuk membuat catu daya 12 Volt 3 Ampere maka diperlukan dioda tipe 1N5401

1.PENYEARAH GELOMBANG PENUH

Proses konversi arus bolak-balik menjadi arus searah disebut penyearahan. Elemen dasar dalam penyearahan ini adalah dioda. Dioda pertama, yang dikembangkan oleh John Fleming pada tahun 1904, berupa tabung vakum yang berisi dua elemen. Katoda yang memancarkan electron dan anoda yang disebut plat, berfungsi mengumpulkan electron yang dipancarkan. Ciri penting dioda ialah bahwa dioda ini mengkonduksi arus dalam satu arah dan tidak dalam arah lain. Sebagian besar dioda yang digunakan sekarang merupakan piranti semikonduktor. Lambang untuk dioda sebagai elemen rangkaian ialah . Tanda panah ini memperlihatkan arah arus yang dilewatkan melalui dioda tersebut.

Dalam rangkaian berikut kedua arah “bolak-balik” arus masukan dapat disearahkan. Untuk itu di tengah-tengah kumparan sekunder arusnya disadap dan dihubungkan ke tahanan beban RL. Ujung RL yang lain di hubungkan ke kedua dioda seperti pada gambar. Dioda D1 menyearahkan arus “bolak”, yang arahnya positif relative terhadap D1 (atau berarti negatif relative terhadap D2), pada setengah panjang gelombang pertama. Hasil arus yang telah disearahkan adalah ID1. Dioda 2 menyearahkan arus “balik”, yang arahnya positif terhadap D2, pada setengah panjang gelombang berikutnya. Hasil arus yang telah disearahkan adalah ID2.

Kedua arus yang telah disearahkan ID1 dan ID2 melewati tahanan beban RL membentuk arus searah total IRL, yang telah penuh merupakan hasil penyearahan dari seluruh panjang gelombang. Karena itu rangkaian ini dinamakan penyearah gelombang penuh.

Penyearah ini lebih mahal, karena terdiri dari dua dioda, namun lebih efisien dalam penyearahan, karena seluruh panjang gelombang telah disearahkan. Hasil yang sama dapat pula diperoleh dengan rangkaian jembatan.

 Gambar rangkaian dan bentuk gelombang :

a.          Penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge)
Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap siklus tegangan AC sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus yang sama. Untuk memahami cara kerja dioda bridge, perhatikanlah kedua gambar berikut.

Saat siklus positif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda B menuju beban dan kembali melalui dioda C. Pada saat yang bersamaan pula, dioda A dan D mengalami reverse bias sehingga tidak ada arus yg mengalir atau kedua dioda tersebut bersifat sebagai isolator.

Sedangkan pada saat siklus negatif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda D menuju beban dan kembali melalui dioda A. Karena dioda B dan C mengalami reverse bias maka arus tidak dapat mengalir pada kedua dioda ini.

Kedua hal ini terjadi berulang secara terus menerus hingga didapatkan tegangan beban yang berbentuk gelombang penuh yang sudah disearahkan (tegangan DC). Grafik sinyal dari penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge) ditunjukkan seperti pada gambar berikut

Jembatan dioda (dioda bridge) tersedia dalam bentuk 1 komponen saja atau pun bisa dibuat dengan menggunakan 4 dioda yang sama karakteristiknya. Yang harus diperhatikan adalah besar arus yang dilewatkan oleh dioda harus lebih besar dari besar arus yang dilewatkan pada rangkaian.
b. Penyearah gelombang penuh menggunakan 2 dioda
Seperti telah disebutkan diatas, penyearah gelombang penuh menggunakan 2 dioda ini hanya bisa digunakan pada transformator CT, dimana tegangan sekunder yang dihasilkan oleh trafo CT ini adalah :
dimanaV1=teg primer dan V2=teg sekunder
Cara kerja penyearah gelombang penuh jenis ini dapat dijelaskan seperti berikut :

Pada artikel mengenai trafo diketahui bahwa pada bagian sekunder trafo CT terdapat 2 sinyal output yang terjadi secara bersamaan, mempunyai amplitudo yang sama namun berlawanan fasa. Saat tegangan input (teg primer) berada pada siklus positif, pada titik AO akan terjadi siklus positif sementara pada titik OB akan terjadi siklus negatif. Akibatnya D1 akan mengalami panjaran maju (forward bias) sedangkan D2 mengalami panjaran balik (reverse bias) sehingga arus akan mengalir melalui D1 menuju ke beban dan kembali ke titik center tap.

Saat tegangan input (teg primer) berada pada siklus negatif, pada titik AO akan terjadi siklus negatif sementara pada titik OB akan terjadi siklus positif. Akibatnya D2 akan mengalami panjaran maju (forward bias) sedangkan D1 mengalami panjaran balik (reverse bias) sehingga arus akan mengalir melalui D2 menuju ke beban dan kembali ke titik center tap.

2.PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG

Gambar rangkaian penyearah setengah gelombang | Half-wave Rectifier

Rangkaian di atas merupakan rangkaian penyearah yang menggunakan satu buah dioda. Sesuai dengan prinsip dasar dioda, idealnya dioda akan berfungsi seperti seuatas kawat pada saat diberi bias maju dan berfungsi bagaikan saklar terbuka pada saat diberi bias mundur. Maksud dari bias maju adalah apabila pada terminal anodanya (pangkal dari symbol panah) diberi catu positif kemudian terminal katodanya (ujung symbol panah) diberi catu negative. Intinya arus listrik bisa mengalir apabila searah dengan arah panah, sedangkan jika berlawanan dengan arah panah maka arus tidak bisa mengalir.