BAGIAN 5 DIODA PADA RANGKAIAN PENYEARAH
BAGIAN 5
DIODA PADA RANGKAIAN PENYEARAH
26/03/2017
TE UMK
Sub Materi
• Penyearah setengah gelombang
• Penyearah gelombang penuh center tap
• Penyearah jembatan
2
26/03/2017
TE UMK
3
Penyearah/Rectifier
Rectifier atau dalam bahasa indonesia disebut dengan
penyearah gelombang adalah suatu bagian dari
rangkaian catu daya atau power supply yang berfungsi
sebagai pengubah sinyal AC (alternating current) menjadi
sinyal DC (direct current).
Rangkaian rectifier umumnya menggunakan dioda
sebagai komponen utamanya.
Hal ini dikarenakan dioda memiliki karakteristik yang
hanya melewatkan arus listrik ke satu arah dan
menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
Jika sebuah dioda dialiri arus bolak-balik (AC), maka
dioda tersebut hanya akan melewatkan setengah
gelombang, sedangkan setengah gelombangnya lagi
diblokir.
26/03/2017
TE UMK
4
1. Penyearah Setengah Gelombang
Pada bagian ini akan dilihat metode analisis dari
rangkaian dioda dengan input berubah terhadap waktu
(gelombang sinusidal).
Rangkaian sederhana dibawah ini akan digunakan utk
mempelajari menganalisis.
26/03/2017
•
TE UMK
5
26/03/2017
•
TE UMK
6
26/03/2017
TE UMK
Analisis dalam model dioda ideal
Jika vi adalah AC sinusoidal dan dioda adalah ideal
7
26/03/2017
TE UMK
8
26/03/2017
TE UMK
9
26/03/2017
TE UMK
10
Analisis dalam model dioda praktek
Jika vi adalah AC sinusoidal dan dioda adalah tipe silikon
26/03/2017
TE UMK
11
26/03/2017
TE UMK
12
26/03/2017
TE UMK
13
Rumus Vrms, Prms dan Irms
• Nilai tegangan RMS (Root Mean Square), kalau diterjemahkan;
tegangan rata-rata akar kuadrat adalah representasi tegangan DC
dari sinyal AC (sinusoidal).
• Tengangan sinusoidal secara matematis adalah Vt=Vp sin (ωt), Vp
adalah tegangan puncak dan ω = 2πf.
• Dengan pendekatan rumus integral sinus kuadrat diperoleh
tegangan rata-rata VRMS = Vp/Ѵ2 atau kira-kira = 0.707 Vp. Dengan
demikian power atau daya dapat dihitung dengan PRMS = (VRMS)2/R
26/03/2017
14
TE UMK
• Tegangan keluaran DC (rata-rata) :
Vo Vavg
1
2
0
Vm sin t d t
• Arus DC untuk beban R
Vo Vm
I
R R
Vm
0,318Vm
26/03/2017
TE UMK
• Tegangan keluaran rms pada beban :
Vrm s
1
2
0
Vm
Vm sin(t ) d (t )
2
2
• Arus keluaran rms pada beban :
I rms
Vrms Vm
R
2R
15
26/03/2017
TE UMK
16
Contoh 1:
Berapa nilai rerata (dc) dari bentuk gelombang luaran
tersearahkan, seperti Gambar berikut?
Jawab:
26/03/2017
TE UMK
17
• Contoh 2 :
Sebuah rangkaian penyearah setengah gelombang dicatu
dari sumber sinusoida 120 Vrms pada frekuensi 60 Hz,
dipasangkan sebuah beban resistif 5 Ohm. Hitunglah : (a)
tegangan puncak (Vm) dan arus rata2, (b) Daya rata-rata
pada beban, (c) faktor daya rangkaian.
Solusi :
(a) Tegangan puncak (Vm)
Vm 120 2 169,7 V
Arus rata-rata
Vo Vm 169,7
I
10,8 A
R R 5
26/03/2017
TE UMK
(b) Tegangan rms pada beban (resistor)
Vrms
Vm 169,7
84,9 V
2
2
Daya pada beban (resistor)
2
Vrms
(84,9) 2
P
1441,6 W
R
5
Atau dicari dengan rumus
2
I rms
R 17 5 1445 W
2
dimana arus rms pada resistor :
Vm
17 A
2R
18
26/03/2017
TE UMK
19
(c) Faktor Daya rangkaian
1441,6
P
P
0,707
pf
S Vs ,rms I s ,rms 120 17
Dimana:
P = daya aktif dalam KW
S = daya buta dalam KVA (hasil perkalian antara arus dan tegangan pada
beban)
26/03/2017
TE UMK
20
review
• Daya aktif (P) satuan watt:
• Adalah daya yang timbul akibat mengalirnya arus listrik melalui hambatan /
resistor seperti lampu pijar, elemen pemanas atau heater.
• Daya ini dipergunakan untuk melakukan kerja atau dengan kata lain daya
yang benar-benar digunakan sesuai dengan kebutuhan tenaga listrik.
• Daya reaktif (Q) satuan VAR (volt ampere reaktif):
• a. Daya reaktif induktif :
Adalah daya yang timbul akibat mengalirnya arus listrik melalui
kumparan-kumparan kawat, seperti pada motor-motor listrik,
transformer, balast pada lampu neon dll.
• b. Daya reaktif kapasitif :
Adalah daya yang timbul akibat mengalirnya arus listrik pada perangkat
yg mengandung kapasitor.
26/03/2017
TE UMK
21
• Daya buta ( S ) satuan VA (votl ampere)
• Adalah hasil perkalian antara arus dan tegangan listrik pada suatu beban.
• Secara matematis dinyatakan dengan persamaan :
S= VxI
dimana :
• V = tegangan sumber, satuan volt
• I = arus listrik beban, satuan ampere
• S = daya buta , satuan volt ampere.
26/03/2017
TE UMK
22
Pengaruh Potensial Barrier pada Tegangan Luaran Penyearah
Setengah Gelombang
• Saat potensial barrier dioda diperhatikan (bukan dioda ideal),
maka selama siklus-paruh positif, tegangan masukan harus
melawan potensial barrier sebelum dioda terbias-maju.
• Untuk dioda silikon, ini akan menyebabkan tegangan luaran
gelombang-paruh mempunyai nilai puncak yang lebih kecil
0,7 V daripada nilai puncak tegangan masukan.
26/03/2017
TE UMK
23
Persamaan untuk nilai puncak tegangan luaran adalah:
• Saat bekerja dalam rangkaian dioda, sering menjadi
praktis bila mengabaikan pengaruh potensial barrier
ketika nilai tegangan (masukan) jauh lebih besar (minimal
10X) daripada tegangan-barrier.
26/03/2017
TE UMK
24
Contoh 3:
Tentukan puncak tegangan luaran dari penyearah silikon
seperti Gambar.
Jawab:
26/03/2017
TE UMK
25
2. Penyearah Gelombang Penuh
• Penyerah gelombang penuh adalah yang paling sering
digunakan dalam penyulai daya DC.
• Perbedaan
antara penyearah gelombang-penuh dengan
penyearah gelombang-paruh adalah bahwa penyearah
gelombang-penuh, mengalirkan arus DC ke beban selama
satu siklus gelombang masukan sementara penyerah
gelombang-paruh hanya mengalirkan pada setengah siklus
gelombang masukan.
• Hasil dari penyearahan gelombang-penuh adalah suatu
tegangan luaran DC yang berpulsa untuk setiap setengah
siklus gelombang masukan.
• Penyearah gelombang penuh dapat mengalirkan arus ke
beban selama 3600 dari input siklusnya. Maka frekuensi
tegangan outputnya dua kali frekuensi inputnya.
• Nilai tegangan rata-ratanya dua kali dari penyearah
setengah delombang:
Contoh
• Berapa nilai rata-rata dari tegangan penyearah gelombang penuh di
bawah ini.
• Jawab:
Penyearah gelombang penuh center-tap
• Penyearah center-tap adalah penyearah gelombang penuh dengan
menggunakan dua dioda yang dihubungkan dengan center-tap
transformator.
Prinsip kerja penyearah gelombang penuh center tap.
• 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.
Pengaruh rasio trafo terhadap tegangan output.
• Bila rasio trafo adalah 1:1, maka nilai puncak tegangan output
penyearah adalah setengah nilai puncak tegangan input dikurang
tegangan barrier.
• Bila rasio trafo 1: 2, maka nilai puncak tegangan output penyearah
adalah sama nilai puncak tegangan input dikurang tegangan barrier .
33
PIV (peak inverse voltage).
• PIV (Peak Inverse Voltage) adalah puncak tegangan terbalik
maksimal, maksudnya batasan tertinggi tegangan terbalik ketika
dioda difungsikan sebagai penyearah dari AC ke DC.
• Misalnya ketika dioda menyearahkan tegangan AC, siklus tegangan
positif dihantarkan oleh dioda. Pada siklus tegangan selanjutnya
(yaitu siklus tegangan negatif) dioda menahan siklus tegangan ini
sehingga tegangan ini merupakan tegangan terbalik yang ditahan
(tidak dihantarkan) oleh dioda.
-
V2p
+
diode
off
PIV
+
34
• Dalam penyearahan setengah gelombang besarnya tegangan terbalik
adalah sebesar tegangan maksimal hasil penyearahan (Vmax) yaitu
VAC x 1,41 maka dioda yang digunakan harus mempunyai PIV yang
angkanya berada di atas itu.
• Sedangkan pada penyearahan gelombang penuh tegangan terbalik
ada sebesar 2Vmax, maka dioda yang digunakan haruslah dioda
yang mempunyai PIV lebih besar dari 2Vmax itu.
-
V2p
+
diode
off
PIV
+
PIV >= 2Vmax
35
• Contoh 1 : Sebuah dioda dipakai sebagai penyearah setengah
gelombang pada tegangan AC 12V. Dioda dengan PIV berapakah
yang bisa dipakai?
• Vmax = 12 x 1,41 = 16,92V.
• Dioda yang bisa dipakai adalah yang mempunyai PIV di atas 16,92V,
misalnya adalah 1N4001. Dioda ini mempunyai PIV 50V.
• Contoh 2 : Empat dioda dipakai sebagai penyearah gelombang
penuh dari tegangan AC 220V. Dioda dengan PIV berapakah yang
bisa digunakan?
• 2Vmax = 2 x (220 x 1,41) = 620,4V.
• Dioda-dioda yang bisa digunakan adalah yang mempunyai PIV di
atas angka 620,4V, misalnya 1N4007. Dioda ini mempunyai PIV
1000V.
Contoh 3 (class discussion)
• Gambarkan gelombang tegangan pada RL, dari gambar di bawah ini,
dan berapa rating PIV yang harus dimiliki dioda.
• Jawab:
26/03/2017
37
TE UMK
Beberapa rumus perhitungan pd penyearah gel penuh center tap
• Arus pada beban adalah; � = � + �
• IDC, Irms, VDC adalah:
2.��
� =
;
��π
��
�� = ;
ѵ2
2�� ��
2��
.
� = . =
π
π
��
dengan �� =
��
;
26/03/2017
TE UMK
38
3. Penyearah Gelombang Penuh Dioda Jembatan
Pada rangkaian ini dapat diggunakan jenis non CT.
Kelebihan dari penyearah gel penuh adalah outputnya yg lebih halus,
stabil dan efisien karena mengeluarkan semua siklus input AC.
Kelemahan penyearah gel penuh secara umum adalah hanya dari segi
biaya saja, jika dipakai utk menghasilkan power supply tunggal terlihat
lebih mahal krn harus menyediakan satu lilitan lagi, utk itulah dibuat
penyearah sistem jembatan yg lbh efektif pd aplikasi power supply
tunggal.
Rangkaian dasar penyearah gelombang penuh dioda jembatan
digambarkan sebagai berikut:
26/03/2017
TE UMK
39
Prinsip kerja sbb:
• 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
26/03/2017
TE UMK
40
• 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
26/03/2017
• Simulasi cara kerja
TE UMK
41
26/03/2017
• Arah arus i1 dan i2 yang
melewati beban RL adalah
sama, dengan demikian
arus pada reisitor beban RL
(iL), adalah penjumlahan
dari kedua arus i1 dan i2,
dengan menempati paruh
waktu masing-masing
siklusnya.
TE UMK
42
26/03/2017
TE UMK
43
• Besarnya arus rata-rata pada resistor beban RL adalah sama seperti
penyearah gelombang penuh dengan trafo CT yaitu;
�
��
=
= ,6 6 ��
π
• Dan untuk nilai tegangan rata-rata dengan memperhatikan besarnya
nilai tegangan cut-in dioda (Vɣ) adalah;
�
= ,6 6 (�� − Vɣ)
• Tegangan Puncak Inverse atau Peak Inverse Voltage (PIV) adalah;
��� =
��
26/03/2017
TE UMK
44
• Contoh 1;
• Hitunglah nilai arus dan tegangan rata-rata pada Vout jika
kita ketahui nilai perbandingan lilitan trafo N1:N2 = 10:1,
Veff = 220V dan f = 50 Hz, resistor RL = 1KΩ
26/03/2017
TE UMK
45
• Penyelesaian
• Untuk tegangan dititik A (Vm A)
• Input tegangan PLN 220 V, dengan nilai tegangan efektifnya Veff =
220V. Maka nilai tegangan maksimum di titik A (VmA)
26/03/2017
TE UMK
46
• Untuk tegangan dititik B (Vm B).
• 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
26/03/2017
TE UMK
• Untuk tegangan Vdc.
• Dengan mempertimbangkan nilai tegangan cut-in dioda (Vɣ)
besarnya tegangan rata-rata Vdc
47
26/03/2017
TE UMK
• Untuk mencari arus maksimum Im adalah;
• Arus rata-rata adalah;
• Frekuensi outputnya adalah;
• Tegangan PIV adalah ;
48
Contoh 2
• Tentukan tegangan puncak output dari penyearah di bawah.
Asumsikan dioda model praktis, berapa rating PIV dioda yang
dibutuhkan?
diketahui, tegangan sekunder 12 V rms dan tegangan primer 110 V.
• Jawab:
Vm (dioda ideal) 1,414 Vrms 1,414 12 17 V
Vm (dioda praktis) Vm (ideal) 1,4 17 1,4 15,6 V
• Rating PIV setiap dioda adalah:
PIV Vm (praktis) 0.7V 15,6 0,7 16,3 V
26/03/2017
TE UMK
End of Lecturer
51
Tugas_3
1. Gambarkan gelombang tegangan output dan berapa nilainya, dari
rangkaian di bawah ini
2. Dari gambar di bawah, tentukanlah:
a. Tegangan puncak sekunder.
b. Gambarkanlah gelombang tegangan pada RL.
3. Gambarkanlah gelombang tegangan output (Vout pada RL)
penyearah jembatan beserta nilainya dari gambar di bawah ini.
DIODA PADA RANGKAIAN PENYEARAH
26/03/2017
TE UMK
Sub Materi
• Penyearah setengah gelombang
• Penyearah gelombang penuh center tap
• Penyearah jembatan
2
26/03/2017
TE UMK
3
Penyearah/Rectifier
Rectifier atau dalam bahasa indonesia disebut dengan
penyearah gelombang adalah suatu bagian dari
rangkaian catu daya atau power supply yang berfungsi
sebagai pengubah sinyal AC (alternating current) menjadi
sinyal DC (direct current).
Rangkaian rectifier umumnya menggunakan dioda
sebagai komponen utamanya.
Hal ini dikarenakan dioda memiliki karakteristik yang
hanya melewatkan arus listrik ke satu arah dan
menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
Jika sebuah dioda dialiri arus bolak-balik (AC), maka
dioda tersebut hanya akan melewatkan setengah
gelombang, sedangkan setengah gelombangnya lagi
diblokir.
26/03/2017
TE UMK
4
1. Penyearah Setengah Gelombang
Pada bagian ini akan dilihat metode analisis dari
rangkaian dioda dengan input berubah terhadap waktu
(gelombang sinusidal).
Rangkaian sederhana dibawah ini akan digunakan utk
mempelajari menganalisis.
26/03/2017
•
TE UMK
5
26/03/2017
•
TE UMK
6
26/03/2017
TE UMK
Analisis dalam model dioda ideal
Jika vi adalah AC sinusoidal dan dioda adalah ideal
7
26/03/2017
TE UMK
8
26/03/2017
TE UMK
9
26/03/2017
TE UMK
10
Analisis dalam model dioda praktek
Jika vi adalah AC sinusoidal dan dioda adalah tipe silikon
26/03/2017
TE UMK
11
26/03/2017
TE UMK
12
26/03/2017
TE UMK
13
Rumus Vrms, Prms dan Irms
• Nilai tegangan RMS (Root Mean Square), kalau diterjemahkan;
tegangan rata-rata akar kuadrat adalah representasi tegangan DC
dari sinyal AC (sinusoidal).
• Tengangan sinusoidal secara matematis adalah Vt=Vp sin (ωt), Vp
adalah tegangan puncak dan ω = 2πf.
• Dengan pendekatan rumus integral sinus kuadrat diperoleh
tegangan rata-rata VRMS = Vp/Ѵ2 atau kira-kira = 0.707 Vp. Dengan
demikian power atau daya dapat dihitung dengan PRMS = (VRMS)2/R
26/03/2017
14
TE UMK
• Tegangan keluaran DC (rata-rata) :
Vo Vavg
1
2
0
Vm sin t d t
• Arus DC untuk beban R
Vo Vm
I
R R
Vm
0,318Vm
26/03/2017
TE UMK
• Tegangan keluaran rms pada beban :
Vrm s
1
2
0
Vm
Vm sin(t ) d (t )
2
2
• Arus keluaran rms pada beban :
I rms
Vrms Vm
R
2R
15
26/03/2017
TE UMK
16
Contoh 1:
Berapa nilai rerata (dc) dari bentuk gelombang luaran
tersearahkan, seperti Gambar berikut?
Jawab:
26/03/2017
TE UMK
17
• Contoh 2 :
Sebuah rangkaian penyearah setengah gelombang dicatu
dari sumber sinusoida 120 Vrms pada frekuensi 60 Hz,
dipasangkan sebuah beban resistif 5 Ohm. Hitunglah : (a)
tegangan puncak (Vm) dan arus rata2, (b) Daya rata-rata
pada beban, (c) faktor daya rangkaian.
Solusi :
(a) Tegangan puncak (Vm)
Vm 120 2 169,7 V
Arus rata-rata
Vo Vm 169,7
I
10,8 A
R R 5
26/03/2017
TE UMK
(b) Tegangan rms pada beban (resistor)
Vrms
Vm 169,7
84,9 V
2
2
Daya pada beban (resistor)
2
Vrms
(84,9) 2
P
1441,6 W
R
5
Atau dicari dengan rumus
2
I rms
R 17 5 1445 W
2
dimana arus rms pada resistor :
Vm
17 A
2R
18
26/03/2017
TE UMK
19
(c) Faktor Daya rangkaian
1441,6
P
P
0,707
pf
S Vs ,rms I s ,rms 120 17
Dimana:
P = daya aktif dalam KW
S = daya buta dalam KVA (hasil perkalian antara arus dan tegangan pada
beban)
26/03/2017
TE UMK
20
review
• Daya aktif (P) satuan watt:
• Adalah daya yang timbul akibat mengalirnya arus listrik melalui hambatan /
resistor seperti lampu pijar, elemen pemanas atau heater.
• Daya ini dipergunakan untuk melakukan kerja atau dengan kata lain daya
yang benar-benar digunakan sesuai dengan kebutuhan tenaga listrik.
• Daya reaktif (Q) satuan VAR (volt ampere reaktif):
• a. Daya reaktif induktif :
Adalah daya yang timbul akibat mengalirnya arus listrik melalui
kumparan-kumparan kawat, seperti pada motor-motor listrik,
transformer, balast pada lampu neon dll.
• b. Daya reaktif kapasitif :
Adalah daya yang timbul akibat mengalirnya arus listrik pada perangkat
yg mengandung kapasitor.
26/03/2017
TE UMK
21
• Daya buta ( S ) satuan VA (votl ampere)
• Adalah hasil perkalian antara arus dan tegangan listrik pada suatu beban.
• Secara matematis dinyatakan dengan persamaan :
S= VxI
dimana :
• V = tegangan sumber, satuan volt
• I = arus listrik beban, satuan ampere
• S = daya buta , satuan volt ampere.
26/03/2017
TE UMK
22
Pengaruh Potensial Barrier pada Tegangan Luaran Penyearah
Setengah Gelombang
• Saat potensial barrier dioda diperhatikan (bukan dioda ideal),
maka selama siklus-paruh positif, tegangan masukan harus
melawan potensial barrier sebelum dioda terbias-maju.
• Untuk dioda silikon, ini akan menyebabkan tegangan luaran
gelombang-paruh mempunyai nilai puncak yang lebih kecil
0,7 V daripada nilai puncak tegangan masukan.
26/03/2017
TE UMK
23
Persamaan untuk nilai puncak tegangan luaran adalah:
• Saat bekerja dalam rangkaian dioda, sering menjadi
praktis bila mengabaikan pengaruh potensial barrier
ketika nilai tegangan (masukan) jauh lebih besar (minimal
10X) daripada tegangan-barrier.
26/03/2017
TE UMK
24
Contoh 3:
Tentukan puncak tegangan luaran dari penyearah silikon
seperti Gambar.
Jawab:
26/03/2017
TE UMK
25
2. Penyearah Gelombang Penuh
• Penyerah gelombang penuh adalah yang paling sering
digunakan dalam penyulai daya DC.
• Perbedaan
antara penyearah gelombang-penuh dengan
penyearah gelombang-paruh adalah bahwa penyearah
gelombang-penuh, mengalirkan arus DC ke beban selama
satu siklus gelombang masukan sementara penyerah
gelombang-paruh hanya mengalirkan pada setengah siklus
gelombang masukan.
• Hasil dari penyearahan gelombang-penuh adalah suatu
tegangan luaran DC yang berpulsa untuk setiap setengah
siklus gelombang masukan.
• Penyearah gelombang penuh dapat mengalirkan arus ke
beban selama 3600 dari input siklusnya. Maka frekuensi
tegangan outputnya dua kali frekuensi inputnya.
• Nilai tegangan rata-ratanya dua kali dari penyearah
setengah delombang:
Contoh
• Berapa nilai rata-rata dari tegangan penyearah gelombang penuh di
bawah ini.
• Jawab:
Penyearah gelombang penuh center-tap
• Penyearah center-tap adalah penyearah gelombang penuh dengan
menggunakan dua dioda yang dihubungkan dengan center-tap
transformator.
Prinsip kerja penyearah gelombang penuh center tap.
• 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.
Pengaruh rasio trafo terhadap tegangan output.
• Bila rasio trafo adalah 1:1, maka nilai puncak tegangan output
penyearah adalah setengah nilai puncak tegangan input dikurang
tegangan barrier.
• Bila rasio trafo 1: 2, maka nilai puncak tegangan output penyearah
adalah sama nilai puncak tegangan input dikurang tegangan barrier .
33
PIV (peak inverse voltage).
• PIV (Peak Inverse Voltage) adalah puncak tegangan terbalik
maksimal, maksudnya batasan tertinggi tegangan terbalik ketika
dioda difungsikan sebagai penyearah dari AC ke DC.
• Misalnya ketika dioda menyearahkan tegangan AC, siklus tegangan
positif dihantarkan oleh dioda. Pada siklus tegangan selanjutnya
(yaitu siklus tegangan negatif) dioda menahan siklus tegangan ini
sehingga tegangan ini merupakan tegangan terbalik yang ditahan
(tidak dihantarkan) oleh dioda.
-
V2p
+
diode
off
PIV
+
34
• Dalam penyearahan setengah gelombang besarnya tegangan terbalik
adalah sebesar tegangan maksimal hasil penyearahan (Vmax) yaitu
VAC x 1,41 maka dioda yang digunakan harus mempunyai PIV yang
angkanya berada di atas itu.
• Sedangkan pada penyearahan gelombang penuh tegangan terbalik
ada sebesar 2Vmax, maka dioda yang digunakan haruslah dioda
yang mempunyai PIV lebih besar dari 2Vmax itu.
-
V2p
+
diode
off
PIV
+
PIV >= 2Vmax
35
• Contoh 1 : Sebuah dioda dipakai sebagai penyearah setengah
gelombang pada tegangan AC 12V. Dioda dengan PIV berapakah
yang bisa dipakai?
• Vmax = 12 x 1,41 = 16,92V.
• Dioda yang bisa dipakai adalah yang mempunyai PIV di atas 16,92V,
misalnya adalah 1N4001. Dioda ini mempunyai PIV 50V.
• Contoh 2 : Empat dioda dipakai sebagai penyearah gelombang
penuh dari tegangan AC 220V. Dioda dengan PIV berapakah yang
bisa digunakan?
• 2Vmax = 2 x (220 x 1,41) = 620,4V.
• Dioda-dioda yang bisa digunakan adalah yang mempunyai PIV di
atas angka 620,4V, misalnya 1N4007. Dioda ini mempunyai PIV
1000V.
Contoh 3 (class discussion)
• Gambarkan gelombang tegangan pada RL, dari gambar di bawah ini,
dan berapa rating PIV yang harus dimiliki dioda.
• Jawab:
26/03/2017
37
TE UMK
Beberapa rumus perhitungan pd penyearah gel penuh center tap
• Arus pada beban adalah; � = � + �
• IDC, Irms, VDC adalah:
2.��
� =
;
��π
��
�� = ;
ѵ2
2�� ��
2��
.
� = . =
π
π
��
dengan �� =
��
;
26/03/2017
TE UMK
38
3. Penyearah Gelombang Penuh Dioda Jembatan
Pada rangkaian ini dapat diggunakan jenis non CT.
Kelebihan dari penyearah gel penuh adalah outputnya yg lebih halus,
stabil dan efisien karena mengeluarkan semua siklus input AC.
Kelemahan penyearah gel penuh secara umum adalah hanya dari segi
biaya saja, jika dipakai utk menghasilkan power supply tunggal terlihat
lebih mahal krn harus menyediakan satu lilitan lagi, utk itulah dibuat
penyearah sistem jembatan yg lbh efektif pd aplikasi power supply
tunggal.
Rangkaian dasar penyearah gelombang penuh dioda jembatan
digambarkan sebagai berikut:
26/03/2017
TE UMK
39
Prinsip kerja sbb:
• 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
26/03/2017
TE UMK
40
• 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
26/03/2017
• Simulasi cara kerja
TE UMK
41
26/03/2017
• Arah arus i1 dan i2 yang
melewati beban RL adalah
sama, dengan demikian
arus pada reisitor beban RL
(iL), adalah penjumlahan
dari kedua arus i1 dan i2,
dengan menempati paruh
waktu masing-masing
siklusnya.
TE UMK
42
26/03/2017
TE UMK
43
• Besarnya arus rata-rata pada resistor beban RL adalah sama seperti
penyearah gelombang penuh dengan trafo CT yaitu;
�
��
=
= ,6 6 ��
π
• Dan untuk nilai tegangan rata-rata dengan memperhatikan besarnya
nilai tegangan cut-in dioda (Vɣ) adalah;
�
= ,6 6 (�� − Vɣ)
• Tegangan Puncak Inverse atau Peak Inverse Voltage (PIV) adalah;
��� =
��
26/03/2017
TE UMK
44
• Contoh 1;
• Hitunglah nilai arus dan tegangan rata-rata pada Vout jika
kita ketahui nilai perbandingan lilitan trafo N1:N2 = 10:1,
Veff = 220V dan f = 50 Hz, resistor RL = 1KΩ
26/03/2017
TE UMK
45
• Penyelesaian
• Untuk tegangan dititik A (Vm A)
• Input tegangan PLN 220 V, dengan nilai tegangan efektifnya Veff =
220V. Maka nilai tegangan maksimum di titik A (VmA)
26/03/2017
TE UMK
46
• Untuk tegangan dititik B (Vm B).
• 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
26/03/2017
TE UMK
• Untuk tegangan Vdc.
• Dengan mempertimbangkan nilai tegangan cut-in dioda (Vɣ)
besarnya tegangan rata-rata Vdc
47
26/03/2017
TE UMK
• Untuk mencari arus maksimum Im adalah;
• Arus rata-rata adalah;
• Frekuensi outputnya adalah;
• Tegangan PIV adalah ;
48
Contoh 2
• Tentukan tegangan puncak output dari penyearah di bawah.
Asumsikan dioda model praktis, berapa rating PIV dioda yang
dibutuhkan?
diketahui, tegangan sekunder 12 V rms dan tegangan primer 110 V.
• Jawab:
Vm (dioda ideal) 1,414 Vrms 1,414 12 17 V
Vm (dioda praktis) Vm (ideal) 1,4 17 1,4 15,6 V
• Rating PIV setiap dioda adalah:
PIV Vm (praktis) 0.7V 15,6 0,7 16,3 V
26/03/2017
TE UMK
End of Lecturer
51
Tugas_3
1. Gambarkan gelombang tegangan output dan berapa nilainya, dari
rangkaian di bawah ini
2. Dari gambar di bawah, tentukanlah:
a. Tegangan puncak sekunder.
b. Gambarkanlah gelombang tegangan pada RL.
3. Gambarkanlah gelombang tegangan output (Vout pada RL)
penyearah jembatan beserta nilainya dari gambar di bawah ini.