Makalah Penyearah Dan Filter

7/15/2019 Makalah Penyearah Dan Filter

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-penyearah-dan-filter-5633828251c7c 1/13

PENYEARAH ( RECTIFIER)

Rectifier adalah alat yang digunakan untuk mengubah sumber arus

bolak-balik (AC) menjadi sinyal sumber arus searah (DC).

Gelombang AC yang berbentuk gelombang sinus hanya dapat dilihat

dengan alat ukur CRO. Rangkaian rectifier banyak menggunakan

transformator step down yang digunakan untuk menurunkan tegangan

sesuai dengan perbandingan transformasi transformator yang

digunakan. Penyearah dibedakan menjadi 2 jenis, penyearah setengah

gelombang dan penyearah gelombang penuh, sedangkan untuk

penyearah gelombang penuh dibedakan menjadi penyearah

gelombang penuh dengan center tap (CT), dan penyearah gelombang

penuh dengan menggunakan dioda bridge.

1) Penyearah Setengah Gelombang

Penyearah setengah gelombang merupakan rangkaian penyearah yang

paling sederhana, yaitu yang terdiri dari satu dioda. Gambar 1

menunjukkan rangkaian penyearah setengah gelombang. Rangkaian

penyearah setengah gelombang memperoleh masukan dari sekunder

trafo yang berupa tegangan berbentuk sinus, vi = Vm Sin wt. Vm

merupakan tegangan puncak atau tegangan maksimum. Harga Vm inihanya bisa diukur dengan CRO, sedangkan harga yang tercantum

pada sekunder trafo merupakan tegangan efektif yang dapat diukur

dengan menggunakan volt meter. Hubungan antara tegangan puncak

Vm dengan tegangan efektif (Veff) atau tegangan rms (Vrms) adalah:



Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa pada saat

sinyal input berupa siklus positip maka dioda mendapat bias maju

sehingga arus (i) mengalir ke beban (RL), dan sebaliknya bila sinyal

input berupa siklus negatip maka dioda mendapat bias mundur

sehingga tidak mengalir arus. Bentuk gelombang tegangan input (vi)

ditunjukkan pada (b) dan arus beban (i) pada (c) dari gambar 1.

Arus dioda yang mengalir melalui beban RL (i) dinyatakan dengan:

untuk siklus positif

untuk siklus negative

Resistansi dioda pada saat ON (mendapat bias maju) adalah Rf, yangumumnya nilainya lebih kecil dari RL. Pada saat dioda OFF

(mendapat bias mundur) resistansinya besar sekali atau dalam

pembahasan ini dianggap tidak terhigga, sehingga arus dioda tidak

mengalir atau i = 0. Arus yang mengalir ke beban (i) terlihat pada

gambar (c) bentuknya arus searah (satu arah) yang harga rataratanya

tidak sama dengan nol seperti pada arus bolak-balik. Arus rata-rata ini

(Idc untuk penyearah setengah gelombang) secara matematis

dinyatakan:

Tegangan keluaran pada beban :

Vdc = Idc.RL

Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, yang berarti Rf bias

diabaikan, maka Vm = Im.RL sehingga :

Dalam perencanaan rangkaian penyearah, hal penting untuk diketahui

adalah harga tegangan maksimum yang diijinkan terhadap dioda.

Tegangan maksimum ini sering disebut PIV (peak-inverse voltage)

atau tegangan puncak balik. Hal ini karena pada saat diode mendapat

bias mundur (balik) maka tidak arus yang mengalir dan semua

tegangan dari sekunder trafo berada pada dioda. PIV untuk penyearahsetengah gelombang, yaitu :



PIV = Vm

2) Penyearah Gelombang

Penuh Center TapTerminal sekunder dari Trafo CT

mengeluarkan dua buah tegangan

keluaran yang sama tetapi fasanya

berlawanan dengan titik CT

sebagai titik tengahnya. Kedua

keluaran ini masing-masing

dihubungkan ke D1 dan D2, sehingga saat D1 mendapat sinyal siklus

positip maka D2 mendapat sinyal siklus negatip, dan sebaliknya.

Dengan demikian, D1 dan

D2 hidupnya bergantian.

Namun karena arus i1 dan

i2 melewati tahanan beban (RL) dengan arah yang sama, maka iL menjadi satu arah.



Rangkaian penyearah gelombang penuh ini merupakan gabungan dua

buah penyearah setengah gelombang yang hidupnya bergantian setiap

setengah siklus, sehingga arus maupun tegangan rata-ratanya adalah

dua kali dari penyearah setengah gelombang, yaitu :

Dan

Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, maka Rf bias diabaikan,

sehingga:

Tegangan puncak inverse yang dirasakan oleh dioda adalah sebesar

2Vm. Misalnya pada saat siklus positip, dimana D1 sedang hidup

(ON) dan D2 sedang mati (OFF), maka jumlah tegangan yang berada

pada dioda D2 yang sedang OFF tersebut adalah dua kali dari

tegangan sekunder trafo. Sehingga PIV untuk masing-masing dioda

dalam rangkaian penyearah dengan trafo CT adalah:

PIV = 2Vm3) Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Prinsip kerja rangkaian penyearah



gelombang penuh sistem jembatan dapat dijelaskan melalui gambar 3.

Pada saat rangkaian jembatan mendapatkan positip dari siklus sinyal

ac, maka :

- D1 dan D3 hidup (ON), karena mendapat bias maju

- D2 dan D4 mati (OFF), karena mendapat bias mundur

sehingga arus i1 mengalir melalui D1, RL, dan D3. Apabila jembatan

memperoleh siklus negatip, maka :

- D2 dan D4 hidup (ON), karena mendapat bias maju

- D1 dan D3 mati (OFF), karena mendapat bias mundur

sehingga arus i2 mengalir melalui D2, RL, dan D4.

Dengan demikian, arus yang mengalir ke beban (iL) merupakan

penjumlahan dari dua arus i1 dan i2. Besarnya arus rata-rata pada

beban adalah sama seperti penyearah gelombang penuh dengan trafo

CT, yaitu: 0.636 Im dan PIV masing-masing

diode adalah:

PIV = Vm



FILTER Filter dalam rangkaian penyearah digunakan untuk memperkecil

tegangan ripple, sehingga dapat diperoleh tegangan keluaran yang

lebih rata, baik untuk penyearah gelombang setengah maupun

gelombang penuh. Filter diperlukan karena rangkaian –

rangkaianelektronik memerlukan sumber tegangan DC yang tetap, baik untuk

keperluan sumber daya dan pembiasan yang sesuai operasi rangkaian.

Rangkaian filter dapat dibentuk dari kapasitor (C), induktor (L) atau

keduanya.

1). Filter Kapasitor



Selama seperempat perioda positif yang pertama dari tegangan

sekunder, Dioda D1 menghantar. Karena dioda menghubungkan

sumber VS1 secara langsung dengan kapasitor, maka kapasitor akan

dimuati sampai tegangan maksimum VM.

Setelah mencapai harga maksimum, dioda berhenti menghantar

(mati), hal ini terjadi karena kapasitor mempunyai tegangan sebesar

VM, yang artinya sama dengan tegangan sumber dan bagi dioda

artinya tidak ada beda potensial. Akibatnya dioda seperti saklar terbuka, atau dioda dibias mundur (reverse). Dengan tidak

menghantarnya dioda, kapasitor mulai mengosongkan diri melalui

resistansi beban RL, sampai tegangan sumber mencapai harga yang

lebih besar dari tegangan kapasitor. Pada saat dimana tegangan

sumber lebih besar dari tegangan kapasitor, dioda

kembali menghantar dan mengisi kapasitor. Untuk arus beban yang

rendah tegangan keluaran akan hampir tetap sama dengan VM. Tetapi

bila arus beban tinggi pengosongan akan lebih cepat yang



mengakibatkan ripple yang lebih besar dan tegangan keluaran DC

yang lebih kecil.

Tegangan RippleSeperti terlihat pada gambar 4 kapasitor mengisi (charges) dengan

cepat pada awal siklus sinyal dan membuang (discharges) dengan

lambat setelah melewati puncak positif (ketika dioda dibias mundur).

Variasi pada tegangan keluaran untuk dua kondisi, mengisi dan

membuang, disebut dengan tegangan ripple (ripple voltage). Semakin

kecil ripple, semakin baik penfilteran seperti terlihat pada gambar 4

Gambar 5 memperlihatkan penyearah gelombang penuh lebih mudah

melakukan penfilteran. Ketika di filter, penyearah gelombang penuh

mempunyai tegangan ripple lebih kecil disbanding gelombang

setengah untuk resistansi beban dan nilai kapasitor yang sama. Hal inidisebabkan kapasitor membuang lebih cepat dan interval waktu yang

lebih pendek.



Tegangan Rata – Rata (VDC)

Ketika filter kapasitor membuang (discharges), tegangannya adalah :

waktu pembuangan kapasitor adalah dari satu puncak mendekati

puncak berikutnya, dimana ketika tegangan kapasitor

mencapai nilai minimumnya.

dengan frekuensi jala –

jala adalah 50 Hz, maka frekuensi ripple penyearah gelombang penuh adalah 100 Hz, sehingga ;



untuk memperoleh tegangan DC, tegangan maksimum dikurangi

tegangan ripple peak to peak dibagi dua.

2). Filter RC

Rangkaian RC filter terdiri dari dua kapasitor C1 dan C2 dan sebuah

resistor. Prinsip kerja filter ini adalah membuat gelombang yang

dihasilkan dari rectifier mendekati gelombang DC murni.

Pada saat rectifier mengeluarkan gelombang tegangan pada nilai

puncak, maka kapasitor C1 akan terisi dengan muatan (charge).

Ketika gelombang tegangan menurun, nilainya menuju titik nol, C1

akan mengeluarkan muatan (discharge).

Kondisi C1 yang selalu terisi muatan dan mengeluarkannya membuat

ripple gelombang semakin kecil, selanjutnya gelombang diperhalus

oleh C2 hingga gelombang tegangan keluaran menyerupai gelombang

tegangan DC.



3). Filter Choke (Induktor)

Sumber AC menghasilkan sebuah arus dalam induktor, kapasitor, dan

resistor. Arus AC pada tiap-tiap komponen bergantung pada reaktansi

induktif , reaktansi kapasitif , dan resistansi .

Induktor memiliki sebuah reaktansi yang diberikan oleh :

Kapasitor memliki sebuah reaktansi yang diberikan oleh :

Persyaratan pertama desain filter

induktor adalah untuk memperoleh nilai Xc lebih kecil

dari R L. Persyaratan kedua

desain filter induktor adalah

untuk memperolah X L lebih

besar dari X C. Ketika X L lebih

besar dari X C , hampir semua

tegangan AC melalui induktor ,

persamaan tegangan keluaranAC :



Bentuk gelombang keluaran

MAKALAH

PENYEARAH DAN FILTER



OLEH:

PUTU NOPA GUNAWAN

NIM : D411 10 009

KELOMPOK : 20

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2012

Makalah Penyearah Dan Filter

Documents

Transcript of Makalah Penyearah Dan Filter