APLIKASI RANGKAIAN DIODA DAN PRINSIP KERJA

Kebanyakan alat-alat elektronik seperti TV, stereo dan komputer membutuhkan tegangan DC. Karena tegangan PLN adalah bolak-balik, kita perlu mengubah tegangan AC menjadi DC. Bagian lelektronik yang menghasilkan tegengan DC disebut dengan power supply. Dalam power supply, ada rangkaian yang membuat arus hanya mengalir satu arah, yang disebut rectifier, penyearah.

Untuk di Indonesia, PLN menyuplai daya listrik dengan tegangan 220 Vrms dan frekuensi 50 Hz. Tegangan yang sebenarnya sampai kepada konsumen dapat bervariasi, tergantung pada wktu (adanya waktu beban puncak) dan lokasi. Sudah menjadi rahasia umum, di daerah tertentu, tegangan PLN bisa anjlok hingga 180 Vrms, yang dapat merusak alat-alat elektronik.

Besarnya tegangan yang disuplai PLN masih terlalu tinggi, bagi kebanyakan rangkaian yang digunakan alat elektronik. Diperlukan trafo yang akan menurunkan level tegangan sampai pada posisi aman digunakan pada penggunaan dioda, transistor dan semikonduktor lainnya.

Penggunaan transformator pada rangkaian listrik berguna untuk merubah tegangan yang berasal dari PLN yaitu 220 Vrms menjadi tegangan yang aman digunakan pada lat-alat elektronik. Karena tegangan PLN adalah tegangan bolak-balik maka tegangan keluaran dari transformator juga merupakan tegangan AC yang selanjutnya akan dirubah menjadi tegangan DC oleh dioda-dioda pada rangkaian elektronik.

1. Half-Wave Rectifier

Half-Walf Rectifier adalah rangkaian seri dari dioda dengan hambatan beban. Tegangan beban adalah gelombang sinusoidal half-wave yang telah direktifikasi (disearahkan). Dimana nilai peaknya secara aproksimasi sama dengan peak dari tegangan input (jika menggunakan transformator maka tegangan yang diperhatikan adalah tegangan sekunder). Nilai rata-rata tegangan beban disebut juga nilai dc adalah sebesar 31,8 % dari tegangan puncak beban.

V_dc = 0,318 V_p

Frekuensi ripple yang terjadi pada HWR atau Bridge Rectifier ini adalah sama dengan frekuensi line.

f_out = f_in

Pada HWR hasil dari tegangan beban yang merupakan keluaran, memiliki bentuk setengah gelombang jika tegangan masukannya berupa gelombang sinusoidal. Pada HWR arus yang dihasilkan berupa arus searah. Keluaran dari HWR ini bukanlah tegangan DC yang diinginkan untuk peralatan elektronik karena yang diperlukan untuk peralatan elektronik adalah tegangan yang konstan, tegangan yang sama yang dihasilkan oleh batere.

Jika menggunakan pendekatan kedua, potensial penghalang yaitu 0,7 V masuk dalam penurunan rumusnya menjadi

V_p(out) = V_p(in) – 0,7 V

Gbr a.Half-Wave Rectifier

2. Full-Wave Rectifier

Full-Wave Rectifier berisi transformer centertapped dengan 2 dioda dan sebuah hambatan beban. Tegangan beban berupa gelombang sinus half-wave yang telah disearahkan dengan nilai peaknya secara aproksimasi sama dengan setengah puncak dari tegangan sekunder.

V_dc = 0.636 V_p

Frekuensi ripple yang terjadi pada FWR adalah sebesar 2 kali frekuensi sumber.

f_out = 2 f_in

Full-Wave Rectifier sama saja dengan dua half-wave rectifier. Akibat dari center tap, masing-masing rectifier mempunyai tegangan masuksama dengan setengah tegangan sekunder.

Pada full-wave rectifier perhitungan menggunakan pendekatan kedua maka menjadi

V_p(out) = V_p(in) – 0,7 V

Gbr b. Full-Wave Rectifier

3. Bridge Rectifier

Bridge Rectifier berisi 4 dioda. Tegangan bebannya berupa gelombang sinus full-wave yang telah diarahkan dengan nilai peaknya secara aproksimasi sama dengan nilai tegangan sekundernya. Nilai dc atau rata-rata tegangan pada beban adalah sebesar 63,6 % tegangan peak beban.

Bridge rectifier memiliki kesamaan pada full-wave rectifier karena bridge rectifier menghasilkan tegangan keluaran yang sama dengan full-wave.

Keuntungan menggunakan tipe dari full-wave yang melalui center-tapped bahwa seluruh tegangan sekunder dapat digunakan.

Pendekatan kedua untuk bridge rectifier adalah

V_p(out) = V_p(in) – 1,4 V

Gbr c. Bridge Rectifier

4. Voltage Multiplier

Voltage Multiplier adalah 2 atau lebih penyearah yang menghasilkan sebuah tegangan dc yang sama dengan perkalian tegangan peak input (2Vp, 3Vp, 4Vp, dst). Power supply ini digunakan pada peralatan bertegangan tinggi atau berarus rendah seperti catode-ray tube (tabung gambar pada pesawat TV, osiloskop dan display komputer).