Isra Anshari Indra : 2.6 Input Gelombang Sinus, Penyearah Setengah Gelombang

MENU SEBELUMNYA

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

2.6 Sinusoidal Inputs; Half-Wave Rectification

1. Tujuan [Kembali]

* Dapat Mengetahui pengertian rangkaian half wave rectification (Setengah Gelombang)

* Dapat mengetahui rumus yang digunakan dalam Half Wave rectification

* Dapat Memperbaiki gelombang Half Wave rectification Menjadi Gelombang sinusoidal seperti semula

* Dapat Menganalisa dan memahami Dioda
* Dapat memahami rangkaian yang kita buat pada Proteus

2. Komponen [Kembali]

1. Transistor NPN

Prinsip kerja dari transistor NPN adalah: arus akan mengalir dari kolektor ke emitor jika basisnya dihubungkan ke ground (negatif). Arus yang mengalir dari basis harus lebih kecil daripada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor, oleh sebab itu maka ada baiknya jika pada pin basis dipasang sebuah resistor.

2. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm

3. Baterai

Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif.

4. Amperemeter

Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik yang ada dalam rangkaian tertutup. Amperemeter biasanya dipasang berderet dengan elemen listrik. Cara menggunakannya adalah dengan menyisipkan amperemeter secara langsung ke rangkaian.

3. Dasar Teori[Kembali]

Analisis dioda sekarang akan diperluas untuk mencakup fungsi yang bervariasi waktu seperti bentuk gelombang sinusoidal dan gelombang persegi. Tidak diragukan lagi bahwa tingkat kesulitan akan meningkat, tapi begitu beberapa manuver dasar dipahami, analisis akan cukup langsung dan mengikuti benang umum. Jaringan yang paling sederhana untuk diperiksa dengan sinyal yang bervariasi waktu muncul pada gambar di bawah .

Lebih dari satu siklus penuh, didefinisikan oleh periode (T)dari gambar di atas , nilai rata-rata adalah nol. Sirkuit Gambar 2.44, yang disebut penyearah setengah gelombang, akan menghasilkan bentuk gelombang Vo yang akan memiliki nilai rata-rata penggunaan tertentu dalam proses konversi AC ke DC. Ketika digunakan dalam proses perbaikan, dioda biasanya disebut sebagai penyearah. Kekuatan dan peringkat saat ini biasanya jauh lebih tinggi daripada dioda yang digunakan dalam aplikasi lain, seperti komputer dan sistem komunikasi. Selama interval t = 0 S T > 2 di Gambar. 2.44 polaritas tegangan yang diterapkan v i adalah seperti untuk menetapkan “tekanan” ke arah yang ditunjukkan dan nyalakan dioda dengan polaritas muncul di atas dioda. Mengganti sirkuit pendek ekivalensi untuk dioda ideal akan menghasilkan sirkuit setara dari Gambar. 2.45, di mana cukup jelas bahwa sinyal output adalah replika yang tepat dari sinyal yang diterapkan. Kedua terminal yang mendefinisikan tegangan output terhubung langsung ke sinyal yang diterapkan melalui ekuivalensi sirkuit pendek dioda. Untuk periode T>2 S T, polaritas input v i seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.46, dan polaritas yang dihasilkan dioda ideal menghasilkan keadaan “off” dengan peminjam ekuiva sirkuit terbuka. Hasilnya adalah tidak adanya jalur untuk muatan mengalir, dan vo = iR = (0) R = 0 V untuk periode T > 2 S T. Masukan v i dan output v o dibuat bersama-sama dalam Gambar. 2.47 untuk tujuan perbandingan. Sinyal output v o sekarang memiliki area positif bersih di atas sumbu ove

Periode penuh dan nilai rata-rata ditentukan oleh

Proses menghilangkan setengah dari sinyal input untuk menetapkan level dc disebut penyearah setengah gelombang.Efek penggunaan dioda silikon dengan V K 0,7 V ditunjukkan pada Gambar 2.48 untukdaerah bias maju. Sinyal yang diterapkan sekarang harus setidaknya 0,7 V sebelum dioda dapat menyal"pada." Untuk level Vi kurang dari 0,7 V, dioda masih dalam keadaan rangkaian terbuka dan Vo 0 V,seperti yang ditunjukkan pada gambar yang sama. Saat melakukan, perbedaan antara v o dan v i adalah tetap

tingkat Vk 0,7 V dan vo = Vi - Vk, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Efek bersihnya adalah pengurangan di daerah di atas sumbu, yang mengurangi tingkat tegangan dc yang dihasilkan. Untuk situasi di mana Vm W VK, persamaan berikut dapat diterapkan untuk menentukan nilai rata-rata dengan a tingkat akurasi yang relatif tinggi.

Bahkan, jika V m cukup lebih besar dari V K , Pers. (2.7) sering diterapkan sebagai pendekatan pertama untuk Vd

Peringkat tegangan balik puncak (PIV) [atau PRV (tegangan balik puncak)] dari dioda adalah dari

kepentingan utama dalam desain sistem rektifikasi. Ingatlah bahwa itu adalah peringkat tegangan yang tidak boleh dilampaui di wilayah bias balik atau dioda akan memasuki Zener

wilayah longsor. Peringkat PIV yang diperlukan untuk penyearah setengah gelombang dapat ditentukan

dari Gambar. 2.52 , yang menampilkan dioda bias balik dari Gambar. 2.44 dengan penerapan maksimum

tegangan. Menerapkan hukum tegangan Kirchhoff, cukup jelas bahwa peringkat PIV dari

dioda harus sama atau melebihi nilai puncak tegangan yang diberikan.

Problem

1. Buat sketsa output Vo dan tentukan level DC output untuk jaringan pada Gambar 2.49

2. Ulangi bagian (a) jika dioda ideal diganti dengan dioda silikon

3. Ulangi bagian (a) dan (b) jika V m dinaikkan menjadi 200 V, dan bandingkan solusi menggunakan Persamaan. (2.7) dan (2.8).

Jawab:

1. Dalam situasi ini dioda akan membuat bagian negatif dari input seperti yang ditunjukkan pada.Gambar dibwah, dan Vo akan muncul seperti pada gambar yang sama. Untuk periode penuh, level DC adalah

Tanda negatif menunjukkan bahwa polaritas keluaran berlawanan dengan yang ditentukan polaritas Gambar Dibawah

2. Untuk dioda silikon, keluarannya tampak seperti Gambar di atas, dan Penurunan level dc yang dihasilkan adalah 0,22 V, atau sekitar 3,5%

3. Persamaan

Persamaan

yang merupakan perbedaan yang tentunya dapat diabaikan untuk sebagian besar aplikasi. Untuk bagian (c) tersebut offset dan penurunan amplitudo karena Vk tidak akan terlihat pada lingkup oscillo tipikal Untuk Pola tipikal penuh adalah d

Contoh soal ( Example )

1. Perhatikan Gambar Dibawah

Diketahui Vrms = 10 v

Ditanya : berapakah Vp in

Jawab : Vrms =Vp x 0,707

Vp = Vrms/0,707

Vp=10/0,707

Vp in= 14,14 Volt

2. Berapakah Vp out Dari soal diatas

Diketahui -Vp in=14,14

- Dioda silikon Vf=0,7

Ditanya : berapakah Vp out

Jawab : Vp out = Vp in - Vf

= 14,14 - 0,7

= 13,44 Volt

3. Berapakah Vdc dari Soal Diatas

Diketahui - Vp out = 13,44

- phi = 3,14

Ditanya : berapakah Vdc

Jawab : Vdc = Vp out/phi

Vdc = 13,44/3,14

Vdc = 4,28 Volt

4. Coba amati gambar rangkaian penyearah setengah gelombang di atas. Diketahui bahwa untuk jenis penyearah gelombang setengah dengan satu fasa tersebut, terhubung pada AC supply dengan nilai 50VRMS 50Hz.Apabila alat tersebut memiliki beban resistif 150 ohm, berapakah daya ideal yang diperlukan?

Untuk menghitung tegangan maksimum, tegangan DC, arus beban dan juga dispasi beban pada perangkat tersebut. Simak pembahasan terkait penyelesaian selengkapnya berikut ini :

Diketahui :

RMS = 50 Volt

IL = 150 ohm

PL = 50 HZ

V AVE = 0, 318 V

Penghitungan V ave diperoleh dari :

Soal Pilihan Ganda

1. Apa yang perlu dilakukan sebelum menghitung karakteristik dioda yang ideal untuk penyearah gelombang tersebut? Terlebih dahulu kita akan mengubah 50 volt RMS menjadi tegangan maksimum. Caranya adalah sebagai berikut ini :

A.40.5

B.70.7

C.35.7

D.80.7

Penyelesaian :

2. Berapakah Tegangan DC pada soal di atas

A.32.6

B.22.6

C.32.5

D.22.5

Penyelesaian :

VDC = 0.318 × VM = 0.318×70.7 = 22,5 volt.

3. Berapakah arus beban yang terdapat pada penyearah gelombang setengah

A.150 mA

B.160 mA

C.155 mA

D.160 mA

Penyelesaian :

IL = VDC/RCL = 22,5/150 = 0,15 A atau 150 mA

4. Percobaan [Kembali]

A. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

1. Rangkaian 2.44

Prinsip Kerja pada rangkaian 1 kita menggunakan beberapa Komponen dan arus dijalankan dari Vsine melalui dioda. Pada Vsine di inputkan tegangan 10V dan pada Beban/resistor di input nilai 10k Ohm setelah melalui dioda gelombang penuh AC diubah menjadi gelombang DC searah. sehingga pada hasil simulasi bagian Lembah pada gelombang diubah menjadi gelombang DC atau lurus.

2. Rangkaian 2.45 dan 2.46

Prinsip kerja pada rangkaian 2 merupakan pembuktian atau jabaran dari rangkaian 1 bahwa setelah melalui dioda gelombang bagian Lembah di ubah menjadi arus DC atau gelombnag lurus. Hal ini bisa diasumsikan bahwa dioda tersebut merupakan switch, jika rangkaian tertutup maka tegangan akan melewati dioda sehingga terbentuk gelombang penuh, jika rangkaian terbuka maka hanya terbut gelombang atau arus DC . jika digabungkan maka akan terlihat bagaimana proses gelombang tersebut setelah melewati dioda

3. Rangkaian 2.48

Prinsip kerja rangkaian 3 merupakan pembuktian rumus bahwa :

pada rangkaian kita masukan tegangan Vm = 10 V. setelah melewati dioda maka tegangan tersebut akan berkurang sebanyak 0.7 V . bisa dilihat pada rangkaian bahwa besar tegangan setelah melewati dioda adalah lebih kecil 0.7 V dari tegangan awal. sehingga untuk mencari Vdc nya didapatkan 2.9574 V.

4. Rangkaian 2.49

Prinsip kerja pada rangkaian 4. pada rangakaian ini kita menggunakan dioda Reverse Bias. sehingga tegangan akan melewati kutub positif dioda. sehingga pada hasil simulasi, karna menggunakan reverse bias sehingga kutub positif dihambat oleh dioda atau diubah menjadi arus DC sehingga akan mengahasilkan gelombang bagian lembah dan arus DC.

5. Rangkaian 2.50

Prinsip kerja rangkaian 5 merupakan pembuktian dari penggunaan dari Dioda Reverse Bias. Bahwasanya gelombang yang dihasilkan merupakan kebalikan dari penggunaan Dioda Forward Bias. sehingga menghasilkan gelombang bagian negatif / lembah sedangkan gelombang bagian positif / bukit di ubah menjadi arus DC atau gelombang lurus.

6. Rangkaian 2.52

Prinsip kerja pada rangkaian 6 merupakan pembuktian Rumus bahwa peak inverse voltage atau tegangan puncak terbalik lebih besar sama dari pada tegangan awal karna menggunakan Dioda Reverse Bias. Pada rangkaian menggunakan tegangan 10V , setelah melewati dioda Tegangan berubah menjadi 11V ini menjadi pembuktian rumus dari :