Penyearah Setengah Gelombang

PENYEARAH SETENGAH GELOMABANG

Penyearah atau rectifier adalah rangkaian yang berfungsi untuk mengubah arus AC {bolak-balik} menjadi tegangan searah {DC}, Dioda adalah komponen utama dalam sistem/rangkaian penyearah yang mempunyai prinsip kerja melewatkan arus ke satu arah dan menghambat jalur arus arah lainnya.

Berdasarkan konfigurasi rangkaiannya penyearah dibagi 2 yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh. Masing-masing konfigurasi mempunyai kekurangan dan kelebihan, pemilihan bentuk konfigurasi berdasarkan dari kebutuhan dengan memperhatikan kestabilan sistem, kehalusan output dan pastinya biaya komponen. 

A. PENGERTIAN PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG.

Penyearah setengah gelombang adalah jenis penyearah konfigurasinya yang paling sederhana karena hanya menggunakan 1 dioda atau lebih dari 1 {pararel} untuk dan hanya melewatkan siklus positif dari gelombangan AC, berikut ini gambar rangkaian penyearah setengah gelombang. 

Gambar. Penyearah Setengah Gelombang.

B. PRINSIP KERJA PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG.

Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah memanfaatkan karateristik dioda yang hanya arus ke satu arah dan menghambat jalur arus arah lainnya. Gelombang listrik AC yang melewati dioda setengahnya akan dilewatkan dan setengahnya lagi akan diblokir.

Pada setengah siklus pertama {positif}, dioda dalam kondisi menjadi sebuah dioda dengan bias maju yang artinya dioda seperti sakelar tertutup sehingga arus mengalir dan melewati hambatan {R} beban. Berikut gambar operasi penyearah setengah gelombang pada siklus pertama dengan gambar bentuk gelombang input dan output.

Gambar. Operasi Penyearah Setengah Gelombang Pada Siklus Pertama.

            Pada setengah siklus kedua {negatif}, dioda dalam kondisi menjadi sebuah dioda dengan bias mundur yang bersifat menghambat dan tidak menghantar artinya dioda seperti sakelar terbuka sehingga sehingga tidak ada arus mengalir pada hambatan beban. . Berikut gambar operasi penyearah setengah gelombang pada siklus kedua dengan gambar bentuk gelombang input dan output.

Gambar. Operasi Penyearah Setengah Gelombang Pada Siklus Kedua.

Pada setengah gelombang, diode akan berfungsi sebagai penghantar pada siklus positif dan tidak berfungsi sebagai penghantar pada siklus negatif, sehingga dinamakan sebagai penyearah setengah gelombang. Berikut ini gambar output penyearah setengah gelombang 3 siklus.

.

Gambar. Output Penyearah Setengah Gelombang 3 Siklus.

C.TEGANGAN OUTPUT  PENYEARAH SETENGAH GELOMABANG.

            Pada perencanaan rangkaian penyearah, harus diketahui besar/batas tegangan maksimum yang diperbolehkan pada diode. Disebut tegangan maksimum atau tegangan puncak balik atau PIV {peak- inverse - voltage}karena pada saat dioda mendapat bias mundur {balik} maka tidak ada arus yang mengalir. Gambar berikut memperlihatkan nilai gelombang tegangan puncak {Vp}tegangan rata-rata {Vrms} dan tegangan output {Vdc}

Gambar. Nilai Gelombang Tegangan Puncak , Tegangan Rata-rata Dan Tegangan Ouput.

Vp adalah nilai maksimum dari puncak tegangan, yang didapat dari tegangan input dikurangi tegangan drop dioda selanjutnya dikalikan 50%. Berikut ini persamaan untuk menghitung Vp :

Vp       = { Vin – 0.7} x 50 %....................................................{1}.

Jika Vrms diketahui persamaannya sebagai berikut :

Vp       = Vrms x 1.414………………………………………{2}.

Vrms adalah  rata-rata tegangan DC dari magnitude tegangan AC sinusoidal. Berikut ini persamaan untuk menghitung Vrms :

Vrms   = Vp x 0.7071………………………………………...{3}.

Vdc adalah nilai tegangan output yang akan terbaca oleh voltmeter dc yang dapat dihitung dengan persamaan berikut ini :

Vdc     = Vp/π………………………………………………..{4}.

Vdc     = Vp x 0.318………………………………………....{5}.

Vdc     = Vrms x 0.45………………………………………..{6}.

D. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PENYEARAH SETENGAN GELOMBANG.

Penyearah setengah gelombang mempunyai kelebihan dan kekurangan yaitu sebagai berikut :

KELEBIHAN.

• Rangkaiannya sederhana.
• Biayanya murah karena hanya menggunakan 1 dioda.
• Cocok untuk charger baterai, terdapat keadaan output 0 Volt {saat siklus negative} yang dapat berfungsi untuk mengistirahatkan sel baterai dari kejenuhan akibat proses charging. 

KEKURANGANNYA.

• Tegangan outoput mempunyai ripple yang sangat besar.
• Membutuhkan kapasitor yang sangat besar untuk tegangan ouput.
• Tidak dapat diterapkan pada PSU bersisten SMPS, karena SMPS merupakan PSU berfrekuensi tinggi yang mempunyai duty cycle diatas 90% .
• Kurang efisien karena hanya mengambil setengah siklus saja, siklus setengahnya tidak diambil yang berakibat output memiliki daya yang lebih kecil.