PERCOBAAN IIRANGKAIAN DIODA PENYEARAH TANPA FILTER DAN DENGAN FILTER RC

I. Tujuan Percobaan1. Untuk mengetahui karakteristik rangkaian dioda penyearah.2. Untuk memahami dan cara kerja beberapa rangkaian dioda sebagai penyearah.3. Untuk mengetahui dan memahami output hasil pengukuran yang didapatkan setelah melakukan praktikum dioda penyearah.4. Mempelajari karakteristik dan sifat dari filter C dan RC untuk penyearah gelombang

II. Pendahuluan Rangkaian dioda penyearah adalah rangkaian dioda yang mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC berdenyut. Sumber tegangan AC yang biasa digunakan adalah transformator penurun tegangan (step down). Pada siklus positif dari tegangan masukan, dioda akan dibias maju (forward bias) dan pada siklus negatif dari tegangan masukan, dioda akan dibias mundur (reverse bias).Rangkaian dioda penyearah ini terdiri dari 2 macam, yaitu :a. Penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier)b. Penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier).

Saat digunakan sebagai penyearah setengah gelombang, dioda menyearahkan tegangan AC yang berbentuk gelombang sinus menjadi tegangan DC hanya selama siklus positif tegangan AC saja. Sedangkan pada saat siklus negatifnya, dioda mengalami panjaran balik (reverse bias) sehingga tegangan beban (output) menjadi nol.

Gambar 2.1 Penyearah Setengah Gelombang

Dalam satu gelombang penuh, yang didefinisikan oleh T. Pada gambar 2.1, nilai rata-rata (jumlah suatu aljabar dari daerah maksimum atas dan bawah sumbu) adalah 0 (nol). Gambar 1.1, disebut dengan rangkaian penyearah setengah gelombang, yang akan menghasilkan gelombang Vo yang akan memiliki nilai rata-rata khusus, digunakan dalam proses mengubah tegangan bolak balik (AC) menjadi tegangan searah (DC). Power pada gambar rangkaian di atas biasanya jauh lebih tinggi daripada jenis dioda yang digunakan dalam aplikasi dioda lain.Selama interval t = 0 T / 2 pada Gambar 2.1 polaritas diterapkan tegangan Vi seperti untuk menetapkan "tekanan" dalam arah yang ditunjukkan dan menyalakan dioda dengan polaritas yang muncul di atas dioda. Substitusikan Short-Circuit untuk dioda ideal akan menghasilkan rangkaian ekivalen seperti pada Gambar 2.2 dibawah ini, bahwa sinyal output merupakan replika yang tepat dari sinyal diterapkan. Dua terminal mendefinisikan sebagai tegangan output yang terhubung langsung ke sinyal yang diterapkan, kemudian melalui Short-Circuit arus pendek dari dioda ekuivalen.

Gambar 2.2 Konduksi Daerah (0T/2)

Pada periode T / 2 T, polaritas dari input vi seperti yg ditunjukkan pada Gambar 2.3 dan hasil polaritas melintasi dioda ideal yang menghasilkan keadaan "off" dengan ekuivalen sirkuit yang terbuka. Hasilnya adalah tidak adanya jalan untuk mengalirkan dan Vo = iR = (0) R = 0 V untuk periode T / 2 T. Input Vi dan output Vo yang digambarkan pada Gambar. 2.4 untuk mengetahui perbandingan. Sinyal output Vo sekarang memiliki area positif bersih di atas sumbu selama periode penuh dan nilai rata-rata yang ditentukan oleh

Gambar 2.3 Non-Konduksi Daerah (0T/2)

Gambar 2.4 Penyearah Setengah Gelombang Sinyal

Rangkaian dioda penyearah gelombang penuh terdiri dari 2 metode :1. Konfigurasi Bridge.2. Transformator Center-Tapped.

Konfigurasi Bridge.Pada konfigurasi bridge, tingkat dc diperoleh dari input sinusoidal yang dapat ditingkatkan 100% menggunakan proses yang disebut rektifikasi gelombang penuh. Jaringan yang paling familiar untuk menerapkan fungsi tersebut ditampilkan pada Gambar 2.5 dengan empat dioda dalam konfigurasi jembatan. Selama periode t=0 sampai T / 2 polaritas input seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6. Polaritas yang dihasilkan melintasi dioda yang ideal juga ditampilkan pada Gambar 2.6 untuk mengungkapkan bahwa D2 dan D3 sedang terkonduksi sementara D1 dan D4 berada dalam keadaan mati. Hasil akhirnya adalah konfigurasi Gambar 2.7, dengan arus yang ditunjukkan pada seluruh polaritas R. Karena dioda ideal memiliki tegangan beban Vo= Vi, seperti yang ditunjukkan pada gambar yang sama.

Gambar 2.5 Penyearah Gelombang Penuh

Gambar 2.6 Periode 0T/2 Dengan Tegangan Input Vi

Gambar 2.7 Konduksi Untuk Daerah PositifUntuk daerah negatif dari input dioda D1 dan D4, sehingga konfigurasinya dapat dilihat pada Gambar 2.8. Hasil dalam konfigurasi ini adalah bahwa seluruh polaritas beban resistor R adalah sama seperti pada Gambar 2.6, yang mendirikan pulsa positif kedua, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8. Lebih dari satu siklus penuh tegangan input dan output akan muncul seperti ditunjukkan pada Gambar 2.9.Gambar 2.8 Konduksi Untuk Daerah Negatif

Gambar 2.9 Gelombang Input Dan Output Dari Penyearah Gelombang PenuhKarena daerah di atas sumbu untuk satu siklus penuh sekarang menjadi dua kali lipat yang diperoleh untuk sistem setengah gelombang, tingkat dc juga telah dua kali lipat, maka

Transformator Center-Tapped.Penyearah gelombang penuh kedua muncul pada Gambar 2.10 dengan hanya dua dioda tetapi membutuhkan Center-Tapped (CT) transformator untuk membentuk sinyal input di setiap bagian dari transformator sekunder. Selama bagian positif dari Vi diterapkan pada transformator utama, jaringan akan muncul seperti ditunjukkan pada Gambar 2.11. D1 mengasumsikan short-circuit ekuivalen dan D2 open-circuit ekuivalen, sebagaimana ditentukan oleh tegangan sekunder dan arah arus yang dihasilkan. Tegangan output muncul seperti ditunjukkan pada Gambar 2.11.

Gambar 2.10 Center-Tapped Transformator Penyearah Gelombang Penuh

Gambar 2.11 Kondisi Rangkaian Dari Daerah Positif Vi

Selama bagian negatif dari input jaringan muncul seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.12, dengan membalikkan peran dioda tetapi menjaga polaritas yang sama untuk tegangan beban resistor R. Efek bersih adalah output yang sama seperti yang muncul pada Gambar 2.9 dengan tingkat dc yang sama.

Gambar 2.11 Kondisi Rangkaian Dari Daerah Negatif Vi

Pada penyearah-penyearah tegangan dan arus dengan dioda masih mengandung tegangan dan arus rippel. Untuk membuat tegangan dan arus tersebut lebih rata atau memperkecil faktor rippel, biasanya antara penyearah dengan beban dihubungkan rangkaian filter. Ada bermacam-macam rangkaian filter yang dikenal.Pada percobaan ini akan diselediki filter C (kondensator) dan RC. Filter dalam rangkaian penyearah digunakan untuk memperkecil tegangan ripple, sehingga dapat diperoleh tegangan keluaran yang lebih rata, baik untuk penyearah gelombang setengah maupun gelombang penuh. Filter diperlukan karena rangkaian rangkaian elektronik memerlukan sumber tegangan DC yang tetap, baik untuk keperluan sumber daya dan pembiasan yang sesuai operasi rangkaian. Rangkaian filter dapat dibentuk dari kapasitor (C), induktor (L) atau keduanya.

a. Filter CSelama seperempat perioda positif yang pertama dari tegangan sekunder, Dioda D1 menghantar. Karena dioda menghubungkan sumber VS1 secara langsung dengan kapasitor, maka kapasitor akan dimuati sampai tegangan maksimum VM.Setelah mencapai harga maksimum, dioda berhenti menghantar (mati), hal ini terjadi karena kapasitor mempunyai tegangan sebesar VM, yang artinya sama dengan tegangan sumber dan bagi dioda artinya tidak ada beda potensial. Akibatnya dioda seperti saklar terbuka, atau dioda dibias mundur (reverse). Dengan tidak menghantarnya dioda, kapasitor mulai mengosongkan diri melalui resistansi beban RL, sampai tegangan sumber mencapai harga yang lebih besar dari tegangan kapasitor. Pada saat dimana tegangan sumber lebih besar dari tegangan kapasitor, dioda kembali menghantar dan mengisi kapasitor. Untuk arus beban yang rendah tegangan keluaran akan hampir tetap sama dengan VM. Tetapi bila arus beban tinggi pengosongan akan lebih cepat yang mengakibatkan ripple yang lebih besar dan tegangan keluaran DC yang lebih kecil.b. Filter RC Rangkaian RC filter terdiri dari dua kapasitor C1 dan C2 dan sebuah resistor. Prinsip kerja filter ini adalah membuat gelombang yang dihasilkan dari rectifier mendekati gelombang DC murni. Pada saat rectifier mengeluarkan gelombang tegangan pada nilai puncak, maka kapasitor C1 akan terisi dengan muatan (charge). Ketika gelombang tegangan menurun, nilainya menuju titik nol, C1 akan mengeluarkan muatan (discharge).Kondisi C1 yang selalu terisi muatan dan mengeluarkannya membuat ripple gelombang semakin kecil, selanjutnya gelombang diperhalus oleh C2 hingga gelombang tegangan keluaran menyerupai gelombang tegangan DC.

III. Alat alat Percobaan

7

1. Modul elektronika dasar 2. 1 buah multimeter 3. Penjepit buaya 4. Osiloskop 5. Dioda6. Resistor 7. Milimeterblock

IV. Percobaan 4.1 Penyearah Setengah Gelombang Dengan Trafo Biasa / Tidak CT)1. Mulailah percobaan dengan merakit rangkaian sesuai pada gambar 4.1, untuk pengukuran VRL dan IRL gunakan multimeter.2. Hubungkan VDIsi pada 18 Vrms, kemudian ukur besarnya IRL (arus DC), dan VRL1 (tegangan DC), catat pada table 4.1, dimana RL = 0,1 , 1 , 10 , 100 20 W.3. Ulangilah langkah langkah diatas untuk V2 atau Vrms dan RL yang bervariasi.4. Catatlah hasil pengukuran anda pada table 4.1.

Gambar 4.1 Rangkaian diode penyerah setengah gelombang dengan 1 diode

Table 4.1 Pengukuran diode penyearah setengah gelombang dengan 1 diode

Dengan 2 dioda (Trafo CT)1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 4.2.2. Kemudian isialah table 4.2 untuk V2 atau Vrms dan RL yang bervariasi.

Gambar 4.2 Diode penyearah gelombang penuh dengan 2 diodeTable 4.2 Pengukuran diode penyearah gelombang penuh dengan 2 diode

4.2Penyearah gelombang penuh dengan trafo biasa/tidak CT3. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 4.3.4. Kemudian isialah table 4.3 untuk V2 atau Vrms dan RL yang bervariasi.

Gambar 4.3 Diode penyearah gelombang penuh dengan 4 diodeTable 4.3 Pengukuran diode penyearah gelombang penuh dengan 4 diode

4.3Penyearah dengan filter C 1) Buat rangakaian seperti gambar 4.4

Gambar 4.4 Penyearah dengan filter C

2) Pasang C = 0,1 F, kemudian dalam keadaan tanpa beban ukurlah besarnya tegangan keluaran (Vo).3) Pasanglah R beban (RL) = 0,1 ohm 20W, kemudian ukur besarnya VRL, IRL, dan gambar VRL dan Vr. Ulangi untuk RL 1 ohm, 10 ohm, 100 ohm, dan 1K ohm.4) Ulangilah langkah-langkah diatas untuk C = 1 F , C = 10 F, C = 100 F, dan C = 1K F. Isilah tabel 4.15) Untuk mencari Ripple dapat menggunakan rumus :Ripple x 100%6) Dan Untuk mencari tegangan regulsi dapat menggunakan rumusVreg x 100%4.4Penyearah dengan filter RC1) Buatlah rangkaian seperti pada gambar 4.5.

Gambar 4.45Penyearah dengan filter RC

2) Ukurlah besarnya Vo tanpa beban, VRL, IRL dan gambar VRL dan Vr, untuk harga C = 0,1 F , 1 F , 10 F , 100 F , 1K F3) Kemudian isilah tabel 4.24) Untuk mencari Ripple dapat menggunakan rumus :Ripple x 100%5) Dan Untuk mencari tegangan regulsi dapat menggunakan rumus :Vreg x 100%

V. Pertanyaan1. Sebutkan dan jelaskan karakteristik dioda sebagai penyearah !2. Jelaskan apa yang anda ketahui tentang penyearah setengah gelombang !3. Jelaskan apa yang anda ketahui tentang penyearah gelombang penuh !4. Sebutkan dan jelaskan perbedaan penyearah setengah gelombang dengan penyearah gelombang penuh !5. Dari percobaan diatas, bagaimanakah perbedaan dengan menggunakan penyearah dengan filter C dan penyearah dengan filter RC6. Bagaimana pengaruh perubahan nilai C terhadap nilai VRL dan IRC ? jelaskan.7. Bandingkan hasil perhitungan kedua percobaan dan terangkan hasil analisa anda?

VI. Daftar Pustaka Boylestad, Robert. Electronic Devices And Circuit Theory 7th. Prentice Hall,Upper Saddle River DIODA PENYEARAH. http://kampus-elektronika.blogspot.com/. Diakses pada tanggal 27 Oktober 2013 Rangkaian Dioda Penyearah Tegangan. http://bajakoe.blogspot.com/2009/02/rangkaian-dioda-penyearah-tegangan.html Diakses pada tanggal 27 Oktober 2013 DIODA (PENYEARAH). http://cucucahyadi89.blogspot.com/2013/02/dioda-penyearah.html. Diakses pada tanggal 27 Oktober 2013 Rangkaian Dioda .http://alihnurningsih.blogspot.com/2012/03/rangkaian-dioda-penyearah-gelombang.html. Diakses pada tanggal 27 Oktober 2013 http://syahrir010.blogspot.com/2013/01/rangkaian-penyearah.html https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=10&cad=rja&ved=0CHQQFjAJ&url=http%3A%2F%2Flabkeftunp.files.wordpress.com%2F2012%2F10%2Fpeyearah-1-fasa-tidak-terkendali-gelombang-penuh-dengan-dua-dioda.pdf&ei=NxLAUsbKNYqBrgeCuoHgBg&usg=AFQjCNHDxOXrEBORe_Oiu8ynH7ovodPzwA&bvm=bv.58187178,d.bmk https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=9&cad=rja&ved=0CGsQFjAI&url=http%3A%2F%2Fariezamharie.blogspot.com%2F2013%2F03%2Fpenyearah-setengah-gelombang-dengan.html&ei=NxLAUsbKNYqBrgeCuoHgBg&usg=AFQjCNEGHu1rvTe8gAizCo7kDzt0V3uHRw&bvm=bv.58187178,d.bmk Sheet1Vp rms (V)RL (15 W)Vs rms (V)PengukuranPerhitunganKeteranganMultimeter DigitalIRLVRLPRLFIRLVPVRLVS2201018

Sheet1Vp rms (V)RL (15 W)Vs rms (V)PengukuranPerhitunganKeteranganMultimeter DigitalIRLVRLPRLFIRLVPVRLVS2201018

Sheet1Vp rms (V)Vs Vp rms (V)RLPengukuranPerhitunganKeteranganMultimeter DigitalIRLVRLPRLFIRLVPVRLVS2201810