logo blog
Blog Sandi Elektronik
Silahkan pastikan untuk melengkapi kunjungan anda dengan melihat : Daftar Isi.
Terima kasih atas kunjungannya dan semoga bermanfaat

Tentang Power Supply Dengan Trafo Dan Dioda Penyearah

Advertisement

Power Supply Dengan Trafo Dan Dioda Penyearah, Pendahuluan

Setiap orang yang telah berkecimpung dalam dunia elektronika tentu tidak akan pernah lepas dari power-supply/catu daya yang menggunakan trafo daya dengan dioda-dioda penyearah.
Namun tahukah kita bagaimanakah sebenarnya yang terjadi ketika sebuah trafo dirangkai dengan dioda-dioda penyearah menjadi sebuah unit power-supply?
Bagaimanakah jalan ceritanya?
Berikut ini adalah ulasan berseri dalam beberapa tulisan tentang power-supply dengan trafo dan dioda-dioda penyearah.

Sebagaimana telah diketahui bahwa trafo mentransfer daya dari jala-jala listrik AC bertegangan 220V (listrik PLN atau listrik generator) kepada suatu beban yang mengkonsumsi daya dengan besaran tegangan dan arus yang tertentu. Ketika keperluan konsumsi daya ini berbentuk tegangan dan arus DC, maka daya yang terlimpahkan dari trafo yang masih berbentuk AC itu perlu disearahkan terlebih dahulu.
Di sinilah diperlukan peran dioda-dioda penyearah.
Berikut ini adalah penjelasan yang berhubungan dengan hal-hal tersebut.

Gelombang AC listrik dalam besaran Volt AC
Ketika suatu gelombang AC listrik dinyatakan tinggi tegangannya, yang dimaksud adalah tinggi tegangan puncak belahan positif dari titik nol (titik tengah) atau tinggi tegangan puncak belahan negatif terhadap titik nol. Sebagai contoh jika sebuah tegangan AC listrik dari sekunder trafo dinyatakan sebesar 12V, maka gambarannya adalah sebagai berikut

ac wave form 1

Dalam gambar (1) di atas diperlihatkan bentuk gelombang tegangan AC (tegangan bolak-balik).
Belahan positif adalah mengayunnya level tegangan ke arah positif sampai batas teratas tertentu (dalam contoh adalah +12V) dari satu titik tengah hingga titik tengah di rentang waktu (t) berikutnya.
Belahan negatif adalah mengayunnya level tegangan ke arah negatif sampai batas terbawah tertentu (dalam contoh adalah -12V) mulai dari satu titik tengah hingga titik tengah di rentang waktu (t) berikutnya.
Bagaimanakah jika bentuk gelombang AC yang seperti ini disearahkan oleh dioda-dioda penyearah?

Penyearahan setengah gelombang
Cara yang paling sederhana menyearahkan gelombang AC adalah dengan memasang sebuah dioda di salah satu jalurnya. Dengan cara seperti ini terjadi penyearahan setengah gelombang (half wave rectifier).

half wave rect 1

Pada gambar (A) di atas tampak skema rangkaian penyearah setengah gelombang.
Tegangan yang muncul di VDC atau yang mengalir di RL (resistansi beban/load) adalah berbentuk denyut-denyut tegangan dengan ruang kosong di antaranya. Ruang-ruang kosong tersebut asalnya adalah waktu yang ditempuh oleh belahan negatif ketika membentuk denyut tegangan ke arah bawah/ke arah negatif, akan tetapi karena denyut tegangan negatif ini tidak diluluskan oleh dioda (karena posisi dioda yang sedemikian) sehingga yang tertinggal hanyalah ruang-ruang kosongnya.
Kemudian perhatikanlah pada gambar (B) di atas.
Hanyalah belahan gelombang (denyut) positif yang diluluskan oleh dioda ke jalur + VDC. Setelah muncul satu belahan positif, kemudian kosong dan kemudian muncul lagi dan seterusnya. Tinggi tegangan setiap belahan positif ini adalah sebesar Vmax, di mana :

Vmax = √2 x VAC

Dalam contoh gambar di atas VAC adalah 12V, maka besar tegangan Vmax adalah 17V.
Vp-p adalah tegangan puncak ke puncak (peak to peak voltage), maksudnya adalah tegangan dari batas terbawah hingga batas teratas.
Dalam gambar (2) Tegangan ini ada setinggi Vmax, sebab batas terbawahnya adalah nol dan batas tertingginya adalah Vmax tegangan denyut. Jadi, di sini Vp-p = Vmax.
Apabila hasil penyearahan setengah gelombang seperti pada gambar (A) diukur tegangannya dengan DC Voltmeter, yang terukur bukanlah tegangan puncak denyut atau Vmax, akan tetapi yang terukur sebenarnya hanyalah tegangan rata-rata (average voltage), yang diistilahkan dengan Vave. Hal ini dikarenakan keterbatasan AVO meter konvensional ketika mengukur tegangan-tegangan denyut berperiode waktu.
Jadi, yang terukur itu sebenarnya bukanlah tegangan aktual dari puncak-puncak denyut.
Vave yang terukur itu ada sebesar :

Vave = Vmax / π

Atau dalam penulisan yang lain, Vave didefinisikan dengan : Vave = 0,3183Vmax.
Dengan contoh tegangan VAC = 12V dan Vmax = 17V, maka Vave = 5,4V.
Dengan adanya tegangan rata-rata, maka didapati juga arus rata-rata (average current), disimbolkan dengan Iave, yaitu :

Iave = Vave / RL

Apabila RL dicontohkan 17 Ohm, maka Iave = 0,3176A.
Dengan tegangan yang berbentuk denyut-denyut seperti itu tentu saja itu bukanlah tegangan DC yang sempurna. Jika tegangan seperti ini langsung dipergunakan sebagai supply tegangan untuk sebuah rangkaian audio, hasilnya akan kacau-balau...Tidak karuan...
Ada sangat besar ripple (kerut) pada tegangan. Tegangan ripple pada penyearahan setengah gelombang ini selaras dengan frekwensi AC listriknya (50Hz). Dan ripple ini merupakan bentuk ketidak-rataan tegangan, ia bisa dilihat dalam rasio perbandingan antara tegangan maksimal dengan tegangan rata-rata.
Dalam besaran prosentase, ripple dapat dituliskan dengan :

Ripple = (Vp-p / Vave) x 100%

Dengan contoh tegangan VAC = 12V, telah diketahui dari hitungan sebelumnya :
Vp-p = Vmax = 17V, Vave = 5,4V, maka ripple = 314,8%.

Tampak bahwa ripple dari hasil penyearahan dioda ternyata sangat besar.
Sedangkan tegangan DC yang sempurna adalah tegangan yang terbebas dari ripple (kerut), dan ini hanya terdapat pada sumber tegangan DC murni seperti baterai atau accu.
Kurva tegangan DC yang sempurna adalah yang berbentuk lurus di sepanjang garis t (time) pada level tegangan tertentu yang tetap. Lihat tentang ini dalam ulasan : Pengertian DC .

Bagaimanakah agar tegangan hasil penyearahan dioda menjadi rata dan mempunyai kurva yang lebih lurus?

Ikuti selanjutnya tentang Penyearahan setengah gelombang dengan kondensator perata :
Penyearahan setengah gelombang dengan kondensator perata .


(Sandi Sb)
Enter your email address to get update from Sandi Sb.
Print PDF
Next
« Prev Post
Previous
Next Post »

Silakan komentar sesuai topik dan sertakan ID yang jelas dengan tidak menyertakan live-link atau spam.

Copyright © 2013. Sandi Elektronik - All Rights Reserved | Template Created by Kompi Ajaib Proudly powered by Blogger