Penyearah Gelombang Penuh

Penyearah gelombang penuh adalah rangkaian yang memanfaatkan kedua setengah siklus masukan alternating current (AC) dan mengubahnya menjadi arus searah (DC). Pada artikel sebelumnya sudah disampaikan tentang penyearah setengah gelombang, kita telah melihat bahwa penyearah setengah gelombang menggunakan hanya satu setengah siklus input atau masukan arus bolak-balik. Jadi penyearah gelombang penuh jauh lebih efisien (double +) dari penyearah setengah gelombang. Proses pengubahan kedua setengah siklus input supply (alternating current) menjadi direct current (DC) disebut Full Wave Rectifier atau penyearah gelombang penuh.

Penyearah gelombang penuh dapat dibangun dalam 2 cara. Metode pertama menggunakan Transformator Center Tap (CT) dengan menggunakan 2 dioda. Pengaturan ini dikenal dengan Penyearah gelombang penuh CT (Center Tapped Full Wave Rectifier). Metode kedua menggunakan trafo normal dengan 4 dioda yang disusun sebagai jembatan. Pengaturan ini dikenal sebagai penyearah jembatan (Bridge Rectifier).

Teori Full Wave Rectifier (Penyearah Gelombang Penuh)

Pada artikel sebelumnya sudah dijelaskan tentang penyearah setengah gelombang, maka penyearah jembatan gelombang penuh adalah sebagai kelanjutan dalam mempelajari penyearah. Telah dijelaskan pula kerja dasar penyearah setengah gelombang dan teorema di balik pn junction dan karakteristik dari dioda pn junction.

Penoperasian Dan Kinerja Penyearah Gelombang Penuh

Pengoperasian dan kinerja penyearah jembatan gelombang penuh cukup sederhana. Diagram rangkaian dan bentuk gelombang yang telah kita berikan di bawah ini akan membantu memahami pengoperasian penyearah jembatan dengan sempurna. Pada diagram rangkaian, 4 dioda disusun dalam bentuk jembatan. Bagian transformator sekunder dihubungkan ke dua titik berlawanan secara diametris dari jembatan pada titik A & C. Resistansi beban RL dihubungkan ke jembatan melalui titik B dan D.

Schematic Diagram Penyearah Gelombang Penuh

Bentuk Gelombang Tegangan Input

Bentuk Gelombang Output Penyearah Gelombang Penuh

Setengah Siklus Pertama

Selama setengah siklus pertama tegangan masukan, ujung atas kumparan sekunder transformator positif terhadap ujung bawah. Jadi selama dioda siklus setengah pertama D1 dan D3 bias maju dan arus mengalir melalui lengan AB, memasuki tahanan beban RL, dan kembali ke arus yang mengalir melalui lengan DC. Selama setengah dari setiap siklus masukan ini, dioda D2 dan D4 bias balik dan arus tidak diizinkan mengalir di lengan AD dan BC. Arus arus ditunjukkan oleh panah padat pada gambar di atas. Kami telah mengembangkan diagram lain di bawah ini untuk membantu Anda memahami aliran arus dengan cepat. Lihat diagram di bawah - panah hijau menunjukkan awal arus dari sumber (transformator sekunder) ke resistansi beban. Panah merah menunjukkan jalur kembali arus dari resistansi beban ke sumber, sehingga menyelesaikan rangkaian.

Setengah Siklus Kedua

Pada setengah siklus yang kedua dari tegangan masukan, ujung bawah gulungan sekunder transformator positif berkenaan dengan ujung atas. Jadi dioda D2 dan D4 menjadi bias maju dan arus mengalir melalui lengan CB, memasuki tahanan beban RL, dan kembali ke sumber yang mengalir melalui DA lengan. Arus arus telah ditunjukkan oleh anak panah bertitik pada gambar. Dengan demikian arah arus arus melalui resistansi beban RL tetap sama selama kedua setengah siklus suplai tegangan input. Lihat diagram di bawah - panah hijau menunjukkan awal arus dari sumber (transformator sekunder) ke resistansi beban. Panah merah menunjukkan jalur kembali arus dari resistansi beban ke sumber, sehingga menyelesaikan rangkaian.

Tegangan Inverse Puncak Penyearah Jembatan Gelombang Penuh:

Mari kita analisa peak inverse voltage (PIV) penyearah jembatan gelombang penuh dengan menggunakan diagram rangkaian. Pada setiap saat ketika tegangan sekunder transformator mencapai nilai puncak positif Vmax, dioda D1 dan D3 akan menjadi bias maju (melakukan) dan dioda D2 dan D4 akan bias balik (non conduct). Jika kita mempertimbangkan dioda ideal di jembatan, dioda bias maju D1 dan D3 akan memiliki daya tahan nol. Ini berarti jatuh tegangan dioda melakukan akan nol. Hal ini akan mengakibatkan seluruh tegangan sekunder transformator dikembangkan melintasi resistansi beban RL.

Jadi PIV dari penyearah jembatan = Vmax (maks tegangan sekunder)

Analisisa circuit Rectifier Jembatan

Satu-satunya perbedaan dalam analisis antara penyearah gelombang penuh dan penyearah center tap (CT) adalah bahwa dalam rangkaian penyearah jembatan dua dioda melakukan selama setiap setengah siklus dan resistansi ke depan menjadi dua kali lipat (2RF). Pada rangkaian penyearah jembatan Vsmax adalah tegangan maksimum pada gulungan sekunder transformator sedangkan pada penyearah penyadapan center tap Vsmax mewakili tegangan maksimum pada masing-masing setengah dari kumparan sekunder.

Kelebihan Dan Kekurangan Penyearah Gelombang Penuh Dan Penyearah Setengah Gelombang

Kelebihan : Kelebihan dari penyearah jembatan gelombang penuh dibanding dengan penyearah setengah gelombang versi pertama antara lain

• Efisiensi dua kali lipat untuk penyearah jembatan gelombang penuh. Alasannya adalah, penyearah setengah gelombang menggunakan hanya satu setengah dari sinyal input. Penyearah jembatan memanfaatkan kedua bagian dan karenanya efisiensi ganda.
• Riak residual (sebelum penyaringan) sangat rendah pada keluaran penyearah jembatan. Persentase riak yang sama sangat tinggi dalam penyearah setengah gelombang. Filter sederhana cukup untuk mendapatkan tegangan dc konstan dari penyearah jembatan.
• Kita mengetahui efisiensi jembatan FW dua kali lipat dari penyearah HW. Ini berarti tegangan output lebih tinggi, faktor utilisasi trafo yang lebih tinggi (TUF) dan daya keluaran lebih tinggi.

Kekurangan : Full-wave rectifier membutuhkan lebih banyak elemen rangkaian dan lebih mahal.

Kelebihan Dan Kekurangan  pada Rectifier Bridge (penyearah jembatan)  Center Tap (CT) 

Sebuah Penyearah CT agak sulit dilakukan karena diperlukan transformator khusus. Sebuah transformator CT terhitung mahal juga. Salah satu perbedaan utama antara penyearah CT & penyearah jembatan adalah jumlah dioda yang ada dalam konstruksi. Sebuah penyearah gelombang penuh CT hanya membutuhkan 2 dioda dimana penyearah jembatan membutuhkan 4 dioda. Tapi dioda silikon lebih murah daripada transformator CT, penyearah jembatan banyak solusi pilihan untuk catu daya DC. Berikut adalah kelebihan penyearah jembatan dibanding penyearah Center Tap (CT).

• Penyearah jembatan dapat dibangun dengan atau tanpa transformator. Jika transformator dilibatkan, transformator step up / step up biasa akan melakukan pekerjaan itu. Kelebihan ini tidak tersedia di penyearah CT. Design rectifier disini tergantung pada transformator CT, yang tidak dapat diganti.
• Penyearah jembatan sangat cocok untuk aplikasi tegangan tinggi. Alasannya adalah peak inverse voltage (PIV) tinggi pada penyearah jembatan, bila dibandingkan dengan PIV dari penyearah CT.
• Faktor utilisasi transformer (TUF) lebih tinggi untuk penyearah jembatan.

Kekurangan Penyearah Jembatan Dibanding Penyearah CT

Kekurangan yang signifikan penyearah jembatan di banding penyearah CT adalah keterlibatan 4 dioda pada konstruksi penyearah jembatan. Dalam penyearah jembatan 2 dioda digunakan bersamaan pada input setengah siklus. Penyearah CT hanya memiliki 1 dioda yang melakukan pada setengah siklus. Hal ini meningkatkan penurunan voltase bersih dioda di penyearah jembatan (dua kali lipat dari nilai CT).

Penggunaan penyearah Jembatan Gelombang Penuh

Penyearah gelombang penuh menemukan penggunaan dalam konstruksi pasokan daya tegangan dc konstan, terutama pada pasokan listrik umum. Penyearah jembatan dengan saringan yang efisien sangat ideal untuk semua jenis aplikasi catu daya umum seperti pengisian baterai, menyalakan perangkat dc (seperti motor, led dll), namun untuk aplikasi audio, catu daya umum mungkin tidak cukup . Hal ini karena faktor riak residual pada penyearah jembatan. Ada keterbatasan untuk menyaring riak. Untuk aplikasi audio, pasokan listrik khusus (menggunakan regulator IC) mungkin ideal.

Tweet

Subscribe to receive free email updates: