Penyearahan Gelombang Penuh Dioda Bridge Dengan Kondensator Perata

Advertisement

Tentang Power Supply Dengan Trafo Dan Dioda Penyearah (6) : Penyearahan Gelombang Penuh Dioda Bridge Dengan Kondensator Perata



Dengan dipasangnya kondensator perata C1 maka Vave (tegangan rata-rata) akan naik hingga setinggi Vmax.
Telah dikemukakan bahwa Vmax adalah :

Vmax = √2 x VAC

Dengan cara lain dapat juga ditulis : Vmax = 1,41 x VAC.

Dalam penyearahan gelombang penuh yang menggunakan dioda bridge perhitungan-perhitungan yang menyangkut Vrpp (tegangan ripple puncak ke puncak), kapasitas kondensator sehubungan dengan perataan ripple dan lain-lainnya adalah sama dengan penyearahan gelombang penuh dari trafo CT dengan dua dioda, lihat dalam : Penyearahan gelombang penuh dengan kondensator perata .

Jadi, di sini tidak perlu untuk diulang.
Hanya ada hal lain yang perlu dikemukakan berkaitan dengan penyearahan gelombang AC, yaitu tentang ketentuan PIV (Peak Inverse Voltage) bagi dioda-dioda penyearah.

PIV bagi dioda penyearah adalah besarnya puncak tegangan terbalik (reverse voltage) yang dihadapi oleh dioda ketika bekerja menyearahkan sebuah tegangan AC. Ketika meluluskan (menyearahkan) satu belahan tegangan positif dalam satu siklus, dioda ‘menyekat’ belahan tegangan negatif pada siklus berikutnya dan ketika ‘menyekat’ ini dioda mendapatkan bias tegangan terbalik.
Dalam penyearahan setengah gelombang puncak tegangan terbalik akan membias dioda setiap setengah putaran gelombang, karena itu dalam penyearahan setengah gelombang PIV adalah sebesar Vmax (tegangan maksimal) dan berarti dioda harus dipilih yang mempunyai ketahanan terhadap tegangan terbalik setinggi Vmax itu.
Karakteristik PIV bagi dioda bisa dilihat dalam datasheet dioda yang bersangkutan dan besarnya harus lebih tinggi dari Vmax di mana dioda itu diterapkan sebagai penyearah setengah gelombang.

Dalam penyearahan gelombang penuh, tegangan terbalik yang membias dioda lebih banyak, sehingga PIV = 2Vmax. Ketika dioda diterapkan pada penyearahan gelombang penuh, karakteristik PIV dioda harus di atas angka 2Vmax itu. Apabila PIV dioda berada di bawah angka 2Vmax maka dioda akan segera rusak.

Perencanaan power supply dengan penyearahan gelombang penuh
Setiap rangkaian elektronik dalam bentuk sebuah modul yang telah dibuat, selalu membutuhkan power supply (catu daya). Ada kalanya keperluan power supply ini tersendiri karena tidak dimungkinkan untuk mendompleng dari power supply rangkaian yang terhubung dengannya.

Untuk digunakan sebagai contoh, misalnya telah dibuat sebuah rangkaian power amplifier stereo menggunakan IC STK-441. Dalam keterangannya rangkaian ini memerlukan supply tegangan tunggal tertulis 45V dan arus maksimalnya diketahui 3A.
Besar tegangan 45V adalah besar tegangan maksimal, yang berarti tegangan AC aktual yang diambil dari sekunder trafo adalah :

VAC = Vmax / √2

Atau lebih simpel dituliskan : VAC = Vmax / 1,41

Jika Vmax = 45V maka VAC = 32V.
Jadi, trafo yang dibutuhkan adalah trafo nol dengan tegangan 0 - 32V dan arusnya (murni) adalah 3A.
Dioda yang dipergunakan adalah dioda bridge 3A, akan lebih aman jika yang dipergunakan lebih tinggi dari 3A, misalnya 4A.
PIV = 2Vmax = 90V, maka dioda yang digunakan bisa empat dioda type 1N5402 (arus max.3A dengan PIV 200V) dirangkai secara bridge, atau empat dioda type FR4200 (arus max.4A dengan PIV 200V) dirangkai secara bridge.
Untuk besar arus dan karakteristik PIV dari masing-masing dioda bisa dilihat di dalam lembaran data (datasheet) dioda.
Berapakah kapasitas minimal yang layak untuk kondensator perata?

Ketika arus ditarik oleh rangkaian sebesar 3A, adalah masih layak jika Vave akan turun hingga sebesar angka VAC, yaitu 32V. Dengan demikian ada tegangan ripple sebesar 45 – 32 = 13V. Berarti Vrpp = 13V.
Kondensator yang diperlukan adalah :
C = IL.T / Vrpp = 3 x 0,01 / 13 = 0,0023 Farad atau 2300uF.
Nilai 2300 uF tidak standard, yang standard adalah 2200uF.
Tegangan maksimal kondensator harus berada di atas Vmax, karena itu kondensator yang dipergunakan adalah 2200uF/50V.
Kondensator ini adalah masih layak dalam hitungan minimal, tentu saja hasil perataan yang lebih baik akan dicapai apabila digunakan kondensator yang lebih besar seperti 3300uF/50V atau 4700uF/50V.
Dengan kondensator yang lebih besar tegangan ripple akan semakin kecil sehingga filter terhadap hum (dengung) akan lebih baik pula.

Cara penyearahan gelombang penuh adalah yang paling banyak diterapkan dalam power supply bertrafo dengan dioda-dioda penyearah. Cara ini adalah cara yang paling efisien.
Menurut hasil penelitian yang pernah dilakukan orang, efisiensi maksimumnya bisa mencapai 81,2%...
Ini jauh lebih besar daripada penyearahan setengah gelombang...

Contoh soal :
Sebuah unit Mp3 player stereo memerlukan supply 12V dengan arus 2A. Direncanakan sebuah power supply menggunakan trafo 0-12V / 2A dengan penyearahan dioda bridge.
Type dioda apakah yang akan digunakan dan berapakah besar kapasitas kondensator perata yang masih layak serta besar kapasitas yang lebih baik untuk digunakan?

Selanjutnya, Penyearahan gelombang penuh pada power-supply tegangan terbelah dalam :
Power-Supply Tegangan Terbelah .

Sebelumnya, Penyearahan gelombang penuh dioda bridge (tanpa kondensator perata) :
Penyearahan Gelombang Penuh Dioda Bridge .


(Sandi Sb)