Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT

Rangkaian penyearah gelombang penuh ada dua macam, yaitu dengan menggunakan trafo CT (center-tap = tap

tengah) dan dengan sistem jembatan. Gambar 29 menunjukkan rangkaian penyearah gelombang penuh dengan

menggunakan trafo CT.

Terminal skunder 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 D1 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 (29 c).

Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT

(a) Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Trafo CT;(b) Sinyal Input; (c) Arus Dioda dan Arus Beban

Terlihat dengan jelas bahwa 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. Dengan cara

penurunan yang sama, maka diperoleh:

Rumus Penyearah Gelombang Penuh

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 =2 Vm

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh

Perhatikan grounded center tap pada kumparan sekunder trafo ! Mengapa demikian ?Rectifier gelombang penuh sama dengan rectifier ½ gelombang sehingga masing-masing rectifier gelombang penuh memiliki tegangan yang sama (equal) dengan setengah tegangan sekunder D1 menghantar ke sinyal setengah positif, dan dioda D2 menghantar ke sinyal setengah negatif. Hasilnya arus beban rectifier mengalir selama setengah sinyal bersama-sama.

Rectifier gelombang penuh berbuat sama dengan dua kali bolak-balik pada rectifier setengah gelombang.

Nilai DC atau Nilai Rata-rataKarena sinyal gelombang penuh mempunyai dua kali sinyal setengah positif, DC atau nilai rata-rata

barnilai dua kali nilai dc setengah gelombang.

Pada prinsipnya, nilai dc penyearah gelombang penuh diperoleh dari :

karena nilai dari  = 0,636 V, sehingga :

Frekuensi KeluaranPada sebuah rectifier gelombang penuh, sesuatu tidak biasa terjadi pada frekuensi keluaran.

Tegangan saluran AC mempunyai frekuensi 60 Hz. Karena itu, periode masukkannya sama

dengan :

 

Karena penyearahan gelombang penuh, periode sinyal gelombang penuh adalah setengah periode

masukan :

  sehingga kita dapatkan

Frekuensi sinyal gelombang penuh adalah dua kali frekuensi masukan. Hal ini beralasan karena sebuah keluaran gelombang penuh mempunyai dua kali periode masukan gelombang sinus, hanya saja rectifier gelombang penuh membalikkan masing-masing periode setengah negatif sehingga kita mendapatkan jumlah dua kali periode positif. Akibatnya, adalah penggandaaan frekuensi sehingga :

Gelombang penuh :

3. Penyearah Gelombang Penuh Sistem JembatanRangkaian Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Rectifier jembatan menyerupai rectifier gelombang penuh sebab ia memproduksi tegangan keluaran gelombang penuh. Dioda-dioda D1 dan D2 menghantar di atas setengan periode positif dan D3 dan D4 menghantar di atas setengah periode negatif. Sebagai hasilnya arus beban rectifier mengalir selama diantara setengah periode.

Nilai Rata-rata dan frekuensi KeluaranKarena sebuah penyearah jembatan menghasikan sebuah keluaran gelombang penuh, persamaan untuk nilai rata-rata dengan frekuensi keluaran sama seperti yang diberikan untuk penyearah gelombang penuh :

dan

Penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier)Saat digunakan sebagai penyearah gelombang penuh, dioda secara bergantian menyearahkan tegangan AC pada saat siklus positif dan negatif. Penyearah gelombang penuh ada 2 macam dan penggunaannya disesuaikan dengan transformator yang dipakai. Untuk transformator biasa digunakan jembatan dioda (dioda bridge) sementara untuk transformator CT digunakan 2 dioda saja sebagai penyearahnya.a. Penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge)Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap siklus tegangan AC sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus yang sama. Untuk memahami cara kerja dioda bridge, perhatikanlah kedua gambar berikut.

Saat siklus positif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda B menuju beban dan kembali melalui dioda C. Pada saat yang bersamaan pula, dioda A dan D mengalami reverse bias sehingga tidak ada arus yg mengalir atau kedua dioda tersebut bersifat sebagai isolator.

Sedangkan pada saat siklus negatif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda D menuju beban dan kembali melalui dioda A. Karena dioda B dan C mengalami reverse bias maka arus tidak dapat mengalir pada kedua dioda ini.

Kedua hal ini terjadi berulang secara terus menerus hingga didapatkan tegangan beban yang berbentuk gelombang penuh yang sudah disearahkan (tegangan DC). Grafik sinyal dari penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge) ditunjukkan seperti pada gambar berikut

Jembatan dioda (dioda bridge) tersedia dalam bentuk 1 komponen saja atau pun bisa dibuat dengan menggunakan 4 dioda yang sama karakteristiknya. Yang harus diperhatikan adalah besar arus yang dilewatkan oleh dioda harus lebih besar dari besar arus yang dilewatkan pada rangkaian.

b. Penyearah gelombang penuh menggunakan 2 diodaSeperti telah disebutkan diatas, penyearah gelombang penuh menggunakan 2 dioda ini hanya bisa digunakan pada transformator CT, dimana tegangan sekunder yang dihasilkan oleh trafo CT ini adalah :

dimana V1=teg primer dan V2=teg sekunderCara kerja penyearah gelombang penuh jenis ini dapat dijelaskan seperti berikut :

Pada artikel mengenai trafo diketahui bahwa pada bagian sekunder trafo CT terdapat 2 sinyal output yang terjadi secara bersamaan, mempunyai amplitudo yang sama namun berlawanan fasa. Saat tegangan input (teg primer) berada pada siklus positif, pada titik AO akan terjadi siklus positif sementara pada titik OB akan terjadi siklus negatif. Akibatnya D1 akan mengalami panjaran maju (forward bias) sedangkan D2 mengalami panjaran balik (reverse bias) sehingga arus akan mengalir melalui D1 menuju ke beban dan kembali ke titik center tap.

Saat tegangan input (teg primer) berada pada siklus negatif, pada titik AO akan terjadi siklus negatif sementara pada titik OB akan terjadi siklus positif. Akibatnya D2 akan mengalami panjaran maju

(forward bias) sedangkan D1 mengalami panjaran balik (reverse bias) sehingga arus akan mengalir melalui D2 menuju ke beban dan kembali ke titik center tap.

Dari penjelasan cara kerja penyearah gelombang penuh jenis ini terlihat bahwa tegangan yang terjadi pada beban mempunyai polaritas yang sama tanpa memperdulikan dioda mana yang menghantar karena arus mengalir melalui arah yang sama sehingga akan terbentuk gelombang penuh yang disearahkan seperti ditunjukkan pada grafik sinyal berikut.

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh  (full-wave rectifier)

Rangkaian penyearah gelombang penuh dapat diperoleh dengan dua cara.

Cara pertama memerlukan transformator sadapan pusat (Centre Tap-CT).

Cara yang lain untuk mendapatkan keluaran (output) gelombang penuh adalah dengan

menggunakan empat dioda disebut penyearah jembatan (rectifier bridge). 

Rangkaian Penyearah Centre Tap

Penyearah gelombang penuh dengan menggunakan transformator sadapan pusat (Center Tap)

Bila U1 dan U2 mempunyai polaritas, ujung A berpolaritas positif dan ujung B berpolaritas negatif.

Pada saat ini D1 menghantar (conduct) sedangkan D2 tidak menghantar (reverse biased).

Pada saat A berpolaritas negatif , sedang B berpolaritas positif, pada saat ini D2 menghantar

sedangkan D1 tidak menghantar. 

Saat digunakan sebagai penyearah gelombang penuh, dioda secara bergantian menyearahkan

tegangan AC pada saat siklus positif dan negatif. Penyearah gelombang penuh ada 2 macam dan

penggunaannya disesuaikan dengan transformator yang dipakai. Untuk transformator biasa

digunakan jembatan dioda (dioda bridge) sementara untuk transformator CT digunakan 2 dioda saja

sebagai penyearahnya.

a. Penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge)

Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap siklus tegangan

AC sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus yang sama. Untuk

memahami cara kerja dioda bridge, perhatikanlah kedua gambar berikut.

Saat siklus positif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda B menuju beban dan kembali melalui

dioda C. Pada saat yang bersamaan pula, dioda A dan D mengalami reverse bias sehingga tidak

ada arus yg mengalir atau kedua dioda tersebut bersifat sebagai isolator.

Sedangkan pada saat siklus negatif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda D menuju beban dan

kembali melalui dioda A. Karena dioda B dan C mengalami reverse bias maka arus tidak dapat

mengalir pada kedua dioda ini.

Kedua hal ini terjadi berulang secara terus menerus hingga didapatkan tegangan beban yang

berbentuk gelombang penuh yang sudah disearahkan (tegangan DC). Grafik sinyal dari penyearah

gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge) ditunjukkan seperti pada gambar berikut

Jembatan dioda (dioda bridge) tersedia dalam bentuk 1 komponen saja atau pun bisa dibuat dengan

menggunakan 4 dioda yang sama karakteristiknya. Yang harus diperhatikan adalah besar arus yang

dilewatkan oleh dioda harus lebih besar dari besar arus yang dilewatkan pada rangkaian.

b. Penyearah gelombang penuh menggunakan 2 dioda

Seperti telah disebutkan diatas, penyearah gelombang penuh menggunakan 2 dioda ini hanya bisa

digunakan pada transformator CT, dimana tegangan sekunder yang dihasilkan oleh trafo CT ini

adalah :

dimana V1=teg primer dan V2=teg sekunder

Cara kerja penyearah gelombang penuh jenis ini dapat dijelaskan seperti berikut :

Pada artikel mengenai trafo diketahui bahwa pada bagian sekunder trafo CT terdapat 2 sinyal output

yang terjadi secara bersamaan, mempunyai amplitudo yang sama namun berlawanan fasa. Saat

tegangan input (teg primer) berada pada siklus positif, pada titik AO akan terjadi siklus positif

sementara pada titik OB akan terjadi siklus negatif. Akibatnya D1 akan mengalami panjaran maju

(forward bias) sedangkan D2 mengalami panjaran balik (reverse bias) sehingga arus akan mengalir

melalui D1 menuju ke beban dan kembali ke titik center tap.

Saat tegangan input (teg primer) berada pada siklus negatif, pada titik AO akan terjadi siklus negatif

sementara pada titik OB akan terjadi siklus positif. Akibatnya D2 akan mengalami panjaran maju

(forward bias) sedangkan D1 mengalami panjaran balik (reverse bias) sehingga arus akan mengalir

melalui D2 menuju ke beban dan kembali ke titik center tap.

Dari penjelasan cara kerja penyearah gelombang penuh jenis ini terlihat bahwa tegangan yang

terjadi pada beban mempunyai polaritas yang sama tanpa memperdulikan dioda mana yang

menghantar karena arus mengalir melalui arah yang sama sehingga akan terbentuk gelombang

penuh yang disearahkan seperti ditunjukkan pada grafik sinyal berikut.

 Penyearah adalah rangkaian elektronika yang berfungsi menyearahkan gelombang arus listrik.

Arus listrik yang semula berupa arus bolak-balik (AC) jika dilewatkan rangkaian Penyearah akan

berubah menjadi arus searah (DC).

Penyearah gelombang penuh (fullwave rectifier).Kelemahan dari halfwave rectifier adalah arus

listrik yang mengalir ke beban hanya separuh dari setiap satu cycle. Hal ini akan menyulitkan dalam proses filtering

(penghalusan). Untuk mengatasi kelemahan ini adalah penyearah gelombang penuh.

Rangkaian dasar penyearah gelombang penuh

seperti terlihat pada gambar. Menggunakan dua dioda dan

satu center tape transformer. Jika titik tengah transformer

ditemukan maka tegangan di kedua ujung lilitan sekunder

berlawanan fasa 180 derajat. Jadi ketika misalnya tegangan dititik A mengayun kearah positip diukur dari titik

tengah lilitan sekunder maka tegangan dititik B mengayun ke arah negatif diukur dari titik yang sama. Mari kita lihat

prinsip kerja penyearah gelombang penuh ini.

Pada rangkaian penyearah gelombang penuh ini, selama setengah siklus tegangan sekunder positif, jika

digunakan dua dioda seperti pada landasan teori, dioda yang di atas (D1) mengalami prategangan maju dan dioda

yang di bawah mengalami prategangan balik. Hal ini menyebabkan arus mengalir melalui dioda yang di atas,

tahanan beban, dan setengah lilitan yang di atas. Kemudian selama setengah siklus yang negatif, arus mengalir

melalui dioda yang di bawah, tahanan beban, dan setengah belitan yang di bawah.

Karena sifat dioda yang hanya menyearahkan arus pada satu arah tegangan positif saja maka dioda dapat

dirangkaikan sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan arus searah. Untuk itu kita lihat rangkaian di bawah ini

Yang menjadi dasar dari penyearah adalah sifat dioda yang hanya menyearahkan arus pada satu arah tegangan (arah

maju ) saja, sedang pada arah yang berlawanan (arah mundur) arus yang dilewatkan sangat kecil dan diabaikan.

Percobaan penyearah arus gelombang penuh ini bertujuan mengamati bentuk tegangan yang dihasilkan

oleh penyearah arus gelombang penuh. . Pada percobaan ini digunakan 4 dioda, sementara pada landasan teori

sebenarnya kita dapat menggunakan cukup 2 dioda saja. Meski begitu, keduanya tetap memiliki fungsi sebagai

penyearah arus gelombang penuh. hasil penyearahan arus gelombang penuh dimana arus bolak balik diubah menjadi

searah sehingga grafik sinusoidalnya menjadi setengah gelombang-setengah gelombang yang rapat. Penggunaan 4

dioda seperti pada percobaan ini merupakan cara lain untuk mendapatkan keluaran gelombang penuh. Penyearah

seperti ini dinamakan juga penyearah jembatan.

Penyearah gelombang penuh ini seperti dua penyearah gelombang-setengah yang saling membelakang

dengan satu penyearah menangani setengah siklus pertama dan yang lainnya menangani setengah siklus yang kedua.

Karena adanya sambungan tengah pada belitan sekunder, masing-masing rangkaian dioda hanya menerima setengah

tegangan sekunder.