LAPORAN LABORATORIUMELEKTRONIKA ANALOGPERCOBAAN 1

RANGKAIAN PENYEARAH GELOMBANG

Nama Praktikan : Muhamad Aprilialdi (3313130033)Nama Rekan Kerja: 1. Ika Dyah Agustia 2. Joshua Pangianan PurbaKelas/Kelompok: TT-3D/ Kelompok 8Tanggal Pelaksaan Praktikum: 10 September 2014Tanggal Penyerahan Laporan: 16 September 2014

JURUSAN TEKNIK ELEKTROPOLITEKNIK NEGERI JAKARTASEPTEMBER 2014

PERCOBAAN 4RANGKAIAN PENYEARAH (1/2 GELOMBANG)

TUJUAN Menyelidiki dan mempelajari sifat-sifat dari bermacam-macam rangkaian penyearah. Mempelajari karakteristik dan sifat bermacam-macam filter untuk penyearah gelombang.

DASAR TEORIPeralatan kecil portabel kebanyakan menggunakan baterai sebagai sumber dayanya,namun sebagian besar peralatan menggunakan sember daya AC 220 volt - 50Hz. Di dalam peralatan tersebut terdapat rangkaian yang sering disebut sebagai adaptor atau penyearah yang mengubah sumber AC menjadi DC.Bagian terpenting dari adaptor adalah berfungsinya diode sebagai penyearah (rectifier).Pada bagian ini dipelajaribagaimana rangkaian dasar adaptor tersebut bekerja.Sekarang analisa rangkaian dioda dikembangkan dengan memasukkan fungsi waktu seperti gelombang sinus dan gelombang kotak. Rangkaian dioda paling sederhana dengan input berupa sinyal sinus ditunjukkan pada gambar 1. Untuk pembahasa awal ini, kita akan menggunakan model dioda ideal (tidak ada drop tegangan 0.7 V saat bias maju) agar analisa rangkaiannya menjadi lebih sederhana.

Gambar 1Penyerah setengah gelombang

Satu siklus gelombang penuh disebut dengan periode (T) seperti ditunjukkan pada gambar 1. Sinyal sinus pada gambar tersebut memiliki nilai rata-rata sama dengan nol. Rangkaian pada gambar 1 ini disebut denganpenyearah setengah gelombang(half-wafe rectifier) yang berfungsi untuk membuat sinyal tersebut memiliki nilai rata-rata yang tidak sama dengan nol. Rangkaian seperti ini banyak digunakan pada proses konversi AC ke DC atau lebih dikenal dengan sebutanadaptor. Ketika digunakan pada proses menyearahkan sinyal, sebuah dioda berfungsi sebagaipenyearah(rectifier). Rating daya dan arus dari dioda yang digunakan sebagai penyearah biasanya memiliki nilai yang lebih tinggi daripada dioda yang digunakan untuk memproses sinyal-sinyal kecil.Dalam interval t = 0 hingga t = T/2 pada gambar 1, tegangan input, vi, bernilai positif sehingga arah arus dari visearah dengan arah panah dioda dan membuat dioda mengalami bias maju (forward bias). Karena mengalami bias maju, dioda diganti dengan short circuit seperti ditunjukkan pada gambar 2 sehingga tegangan output, vo, bersentuhan langsung dengan tegangan input pada kedua terminalnya (vo= vi). Jadi dalam interval t = 0 hingga t = T/2, tegangan output, vo, sama dengan tegangan input, vi.

Gambar 2Kondisi rangkaian pada saat tegangan sinyal input bernilai positif

Untuk interval t = T/2 hingga t = T, polaritas dari tegangan input vi ditunjukkan pada gambar 3. Karena tegangan pada kaki anoda lebih negatif daripada katoda, maka dioda mengalami bias terbalik (reverse bias). Dioda diganti dengan open circuit. Karena rangkaian open circuit, maka tidak ada arus yang mengalir pada resistor R. Tegangan output vo adalah tegangan resistor. Tegangan resistor vo= iR = (0)R = 0 V. Jadi, pada saat t = T/2 hingga t = T, tegangan output vosama dengan nol. Hasil total satu siklus penuh diilustrasikan pada gambar 4. Dari gambar 4 tersebut, dapat diketahui bahwa rangkaian penyearah ini hanya bisa melewatkan atau menyearahkan setengah siklus gelombang sinus yaitu hanya pada siklus positifnya saja. Pada saat siklus negatif, tegangan output sama dengan nol. Sekarang, nilai tegangan rata-rata (VDC) dari votidak sama dengan nol tetapi bisa dihitungVDC= 0.318Vm

Gambar 3Pada saat siklus tegangan sinyal input bernilai negatif, tegangan output sama dengan nol.Gambar 4Bentuk sinyal input dan hasil sinyal yang disearahkan

Proses menghilangkan separuh sinyal input dan mendapatkan nilai tegangan DC ini disebut denganmenyearahkan setengah gelombang(half wave rectification).Pada pembahasan tadi, kita menggunakan model dioda ideal untuk mendapatkan sinyal outputnya. Sekarang kita memperhitungkan tegangan on dari dioda, VT, pada proses penyearahan ini. Agar dioda bisa on, maka sinyal input minimal harus bertegangan sebesar 0.7 V. Apabila sinyal tegangan input, vi, kurang dari 0.7 V, dioda masih dalam kondisi off sehingga tegangan output sama dengan nol volt. Begitu nilai tegangan sinyal input lebih besar dari 0.7 V, dioda beru bisa on dan dioda diganti dengan sumber tegangan 0.7 V. Pada saat dioda on, tegangan output vo= vi vT, dimana VTuntuk dioda silikon adalah 0.7 V. Jadi, apabila kita mempertimbangkan tegangan on (VT) dari dioda pada rangkaian penyearah ini, bentuk sinyal output, vo, agak sedikit terpotong seperti ditunjukkan pada gambar 5.

Gambar 5Efek dari mempertimbangkan tegangan on dari dioda. Hasil sinyal outputnya sedikit berkurang dari hasil sinyal output pada analisa sebelumnya.

Efek dari mempertimbangkan tegangan on, VT, ini mengurangi nilai rata-rata dari sinyal outputnya. Pada kondisi ini, sinyal output, vo dapat dihitungVDC= 0.318 (Vm VT)Pada kenyataannya, apabila nilai tegangan puncak dari sinyal input (Vm) jauh lebih tinggi daripada VT, maka untuk menentukan level tegangan DC nya juga bisa menggunakan pendekatan pada persamaan 1.Keuntungan menggunakan setengah gelombang: Sumbertegbisadinaikkan/diturunkan Sumberacygterpisahdrrectifiermencegahterjadinyategpulsa Hubtegsekunderdanprimerthdpn(perbandinganlilitanNsec/Nprim): Bilan>1,makategsekunderlebihbesardrtegprimePenjelasan tentang rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter C / yang mempunyai gelombang ripple :

Gambar II.3 Rangkaian penyearah setengah gelombang dengah filter CGambar II.3 adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata. Gambar II.4 menunjukkan bentuk keluaran tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor. Garis b-c kira-kira adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu, dimana pada keadaan ini arus untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor. Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat pengosongan kapasitor.

Gambar II.4 Bentuk gelombang dengan filter kapasitorKemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus I yang mengalir ke beban R. Jika arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan semakin tajam. Tegangan yang keluar akan berbentuk gigi gergaji dengan tegangan ripple yang besarnya adalah :Vrpp = Vm -VL ....... (1)dan tegangan dc ke beban adalah Vdc = Vm + Vrpp / 2 ..... (2)Rangkaian penyearah yang baik adalah rangkaian yang memiliki tegangan ripple paling kecil. VL adalah tegangan discharge atau pengosongan kapasitor C, sehingga dapat ditulis :VL = Vm e -T/RC .......... (3)Jika persamaan (3) disubsitusi ke rumus (1), maka diperoleh :Vr = Vm (1 - e -T/RC) ...... (4)Jika T