ELEKTRONIKA Bab 4. Rangkaian Dioda

ELEKTRONIKABab 4. Rangkaian DiodaDR. JUSAK

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA 2

Gelombang IdealBentuk gelombang tegangan masukan dari tegangan AC adalah gelombang sinus yang mempunyai nilai tegangan instan dan tegangan puncak .

Gelombang sinus semacam ini memiliki tegangan rata-rata sama dengan nol. Karena separuh periode positif dan separuh lagi negative. Demikian juga bila diukur dengan Voltmeter DC, akan bernilai nol karena voltmeter DC mengukur tegangan rata-rata.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

v in

t

Vp(in)


Penyearah (Rectifier) Setengah Gelombang

Apabila sumber tegangan sinusoidal diterapkan pada sebuah dioda, maka dioda akan bersifat seperti konduktor pada setengah putaran positif dan bersifat seperti isolator pada setengah putaran negatif.

Oleh karena itu sinyal gelombang yang muncul disebut sebagai sinyal setengah gelombang. Sinyal setengah gelombang ini menghasilkan arus searah yang mengalir pada satu arah saja. Lihat Gambar.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5-2

-1

0

1

2

v in

t

Vp(in)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5-2

-1

0

1

2

v out

t

Vp(out)



Gambar (a) Penyearah setengah gelombang ideal, (b) Putaran setengah positif, (c) Putaran setengah negatif

IDEAL

+

-

OPEN

+

-

+

-

CLOSED

(a) (b) (c)

+

-

0V



Gambar di atas merupakan gambar penyearah setengah gelombang. Secara ideal pada setengah putaran positif dioda akan dibias maju, maka dioda akan bersifat seperti saklar tertutup dan sumber tegangan akan muncul melalui resistor beban.

Berikutnya pada putaran setengah negative dioda seperti saklar terbuka, sehingga tidak ada tegangan pada resistor beban.



Dari gambar grafik di atas dapat kita lihat, hasil penyearahan gelombang menghasilkan sebuah tegangan DC yang bergerak naik sampai maksimum kemudian turun sampai nol, dan tetap nol pada setengah putaran negatif.

Tetapi tegangan DC semacam ini bukanlah tegangan yang kita inginkan untuk peralatan elektronik. Peralatan elektronik memerlukan tegangan DC konstan seperti halnya baterai.

Pada penyearah setengah gelombang dengan dioda ideal, nilai tegangan puncak saat keluar sama dengan tegangan saat masuk.

Setengah gelombang ideal :


Sinyal DC untuk Sinyal Setengah Gelombang

Nilai tegangan DC sebuah sinyal adalah nilai tegangan rata-rata. Nilai inilah yang terukur oleh voltmeter DC.

Nilai DC dari sebuah sinyal setengah gelombang adalah :

Frekuensi keluaran sebuah sinyal setengah gelombang sama dengan frekuensi masukan :


Pendekatan KeduaSeperti telah dibicarakan sebelumnya, pada pendekatan kedua dioda pada bias maju tidak akan mengalirkan arus listrik hingga tegangan AC lebih besar dari 0,7V. Jadi setengah gelombang baru akan terbentuk jika tegangan AC melebihi 0,7V.

Jadi tegangan beban dari penyearah setengah gelombang adalah :

Untuk pendekatan ketiga, kita tahu bahwa nilai hambatan gabungan sangat kecil. Karena itu nilai hambatan gabungan dapat diabaikan.


Implementasi dengan Multisim

R1

1kΩ0.1%

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _XMM1

Agilent

0

00

V1

10 Vrms 50 Hz 0°

D1

1N4001GP

1

2


Contoh 1 Pada rangkaian penyearah setengah gelombang di atas, tentukan nilai dari tegangan puncak dan nilai tegangan DC pada beban .


Hasil Pengukuran


TransformerTransformer digunakan untuk menurunkan tegangan. Tegangan yang tinggi dari jaringan listrik PLN sebesar 220 Vrms, diturunkan agar bisa digunakan pada peralatan elektronik.

Besarnya penurunan listrik tergantung pada perbandingan jumlah lilitan yang digunakan pada transformer :

= jumlah lilitan primer.

= jumlah lilitan sekunder.


Transformer

Gambar penyearah setengah gelombang dengan transformer.

RL

V2V1

N1 : N2


Contoh 2 Untuk transformer seperti dalam gambar di atas, apabila nilai dan dan sumber tegangan sebesar 220 Vrms, 50 Hz. Tentukan:

a) Tegangan puncak pada sisi sekunder!

b) Tegangan pada beban !


Penyearah Gelombang Penuh Untuk menghasilkan penyearah gelombang penuh digunakan transformer center tap dan dua buah diode seperti terlihat dalam Gambar. Setiap dioda akan memiliki masukan yang sama dengan setengah tegangan sekunder. Dioda D1 menghantar setengah putaran positif dan D2 menghantar setengah putaran negatif.

Sehingga arus beban penyearah akan mengalir selama setengah putaran positif dan juga setengah putaran negative menjadi gelombang penuh.


Penyearah Gelombang Penuh

Gambar penyearah gelombang penuh dengan transformer.

D1

RL

N1 : N2

D2


Nilai DC atau Nilai Rata-Rata Karena penyearah gelombang penuh mempunyai jumlah putaran sinyal dua kali penyearah setengah gelombang, maka nilai DC atau nilai rata-rata yang diperoleh :

Sedangkan frekuensi putaran gelombang penuh adalah dua kali frekuensi setengah gelombang atau dua kali frekuensi masukan, yaitu:

Note: Karena menggunakan transformer center tap, maka tegangan beban yang digunakan adalah separuh dari tegangan sekunder.


Pendekatan Kedua Sebagaimana halnya pada penyearah setengah gelombang, pada pendekatan kedua dilakukan dengan cara mengurangi tegangan puncak dari gelombang dengan nilai 0,7V.

Perhatikan simulasi dengan menggunakan Simulink pada slide berikutnya.


Implementasi Dengan Multisim

V1

120 Vrms 50 Hz 0°

D1

1N4001GP

D2

1N4001GP

R1

1kΩ0.1%

3

40

T1

TS_AUDIO_10_TO_1

0

0

XSC2

Tektronix

1 2 3 4 T

G

P

ChannelB

0

ChannelA


Contoh 3 Berdasarkan rangkaian gelombang penuh di atas dengan perbandingan jumlah lilisan , tentukan nilai tegangan puncak pada:

a) Sisi sekunder dari tansformer!

b) Sisi beban !

c) Tegangan DC pada beban !


Hasil Pengukuran


Penyearah JembatanPenyearah jembatan menyerupai penyearah gelombang penuh, karena penyearah ini dapat menghasilkan tegangan keluaran gelombang penuh.

Penyearah ini menggunakan empat dioda, dimana setiap dua dioda dipasang secara parallel.

Pada saat putaran setengah positif D1 dan D2 dibias maju sehingga menghasilkan tegangan beban positif. Begitu pula pada saat putaran setengah negatif D3 dan D4 dibias maju, juga menghasilkan tegangan beban positif. Lihat Gambar.


Penyearah Jembatan

Gambar penyearah jembatan

RL

N1 : N2

D3

D2 D4

D1


Nilai DC Karena penyearah jembatan menghasilkan gelombang penuh, maka nilai rata-rata (DC) dan frekuensi keluarannya sama seperti pada penyearah gelombang penuh, yaitu:

Dan

Note: berbeda dengan transformer center tap, tegangan beban pada penyearah jembatan dapat menggunakan seluruh tegangan sekunder.


Implementasi dengan Multisim

V1

120 Vrms 50 Hz 0°

D1

1B4B42

1

2

4

3

R1

1kΩ0.1%

3

4

0

0

T1

TS_AUDIO_10_TO_1

0

XSC2

Tektronix

1 2 3 4 T

G

P

ChannelA

ChannelB

0


Contoh 4 Berdasarkan rangkaian gelombang penuh di atas dengan perbandingan jumlah lilitan , tentukan nilai tegangan puncak pada:

a) Sisi sekunder dari tansformer!

b) Sisi beban !

c) Tegangan DC pada beban !


Hasil Pengukuran


Perbandingan Penyearah Setengah

gelombangGelombang penuh Jembatan

Jumlah dioda 1 2 4

Masukan penyearah

Vp(2) Vp(2) Vp(2)

Keluaran puncak (ideal)

Vp(2) 0,5 Vp(2) Vp(2)

Keluaran puncak (2d)

Vp(2) – 0,7 V 0,5 Vp(2) – 0,7 V Vp(2) – 1,4 V

Keluaran DC Vp(keluar)/ 2Vp(keluar)/ 2Vp(keluar)/

Frekuensi ripple Fmasuk 2fmasuk 2fmasuk

* Vp(2) = puncak tegangan sekunder; Vp(keluar) = puncak tegangan keluar

ELEKTRONIKA Bab 4. Rangkaian Dioda

Documents

Transcript of ELEKTRONIKA Bab 4. Rangkaian Dioda