Teori : Penyearah Gelombang

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 (gambar 1 (b)).  Vm merupakan tegangan puncak atau tegangan maksimum. Harga Vm ini hanya 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:

Resistansi dioda pada saat ON (mendapat bias maju) adalah Rf, yang umumnya 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 rata- ratanya 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 bisa 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 dioda mendapat bias mundur (balik) maka tidak arus yang mengalir dan semua tegangan dari sekunder trafo berada pada dioda.  PIV untuk penyearah setengah gelombang, yaitu :

2.      Penyearah Gelombang Penuh Center Tap

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 :

Tegangan puncak inverse yang dirasakan oleh dioda adalah sebesar 2Vm.  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:

3.      Penyearah Gelombang Penuh Bridge

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: Idc = 2Im/p = 0.636 Im dan  PIV masing-masing dioda adalah: