Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Model Jembatan dan Persamaannya

Daftar Isi

Kelas Teknisi | Rangkaian penyearah gelombang penuh model jembatan (Full Wave Rectifier / Full Bridge Rectifier) berfungsi untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC) dengan tegangan keluaran yang stabil. Jenis rangkaian ini sangat umum ditemukan di berbagai perangkat elektronik karena efisiensinya yang tinggi dan kestabilan output-nya sebagai sumber tegangan DC.

Prinsip Kerja Penyearah Gelombang Penuh Model Jembatan

Pada dasarnya, penyearah tipe jembatan menggunakan empat buah dioda yang disusun membentuk jembatan untuk mengalirkan arus dalam satu arah pada kedua setengah gelombang AC. Berikut penjelasan cara kerjanya:

Setengah Gelombang Positif (0°–180°)

Pada saat sumber AC berada dalam setengah siklus positif, arus mengalir melalui dioda 1 dan dioda 4 yang berada dalam kondisi forward bias (menghantarkan arus). Sementara itu, dioda 2 dan dioda 3 dalam keadaan reverse bias (tidak menghantarkan arus). Arus mengalir dari dioda 1 menuju beban, lalu dari beban diteruskan ke dioda 4 dan akhirnya ke terminal negatif transformator.

Setengah Gelombang Negatif (181°–360°)

Saat sumber AC berbalik polaritas, arus mengalir melalui dioda 2 dan dioda 3 yang kini berada dalam kondisi forward bias. Sebaliknya, dioda 1 dan dioda 4 menjadi reverse bias. Aliran arus bergerak dari dioda 3 menuju beban, kemudian dari beban ke dioda 2, dan selanjutnya ke terminal negatif transformator. Dengan demikian, arus keluaran selalu mengalir dalam satu arah (DC) meskipun sumbernya berupa arus bolak-balik.

Dengan konfigurasi ini, penyearah gelombang penuh model jembatan mampu menghasilkan output DC yang lebih halus dibandingkan penyearah setengah gelombang.

Gambar Rangkaian penyearah gelombang penuh model jembatan

Gambar Bentuk tegangan input dan output Full Wave Rectifier model Jembatan

Persamaan dalam Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Model Jembatan

Selain memahami prinsip kerjanya, penting juga untuk mengetahui rumus-rumus dasar dalam menganalisis penyearah tipe jembatan. Berikut beberapa persamaan yang umum digunakan:

1. Menentukan Tegangan DC

Persamaan dasar untuk menghitung tegangan DC adalah sebagai berikut:

Vs = (Ns / Np) × Vp
Vpmax = Vp
Vsmax = Vs
  

Keterangan:

Vp = Tegangan primer (volt)

Vs = Tegangan sekunder (volt)

Np = Jumlah lilitan primer

Ns = Jumlah lilitan sekunder

Vpmax = Tegangan maksimum primer (volt)

Vsmax = Tegangan maksimum sekunder (volt)

Untuk menghitung tegangan DC keluaran, digunakan beberapa pendekatan sebagai berikut:

Vdc = 2 Vs max/ volt 
        = 0,636 Vs volt (pendekatan 1) 
Vdc = 2 (Vs max-2Vf)/ volt 
        =0,636(Vs max-2Vf) volt (pendekatan 2) 
Vdc = 2 (Vs max-2Vf-Idc 2Rb)/ volt 
       = 0,636(Vs max-2Vf)*RL/(2rB+RL) volt (pendekatan 3) 
  

Keterangan:

Vdc = Tegangan DC keluaran (volt)

RL = Tahanan beban (ohm)

Rb = Tahanan internal dioda (*bulk resistance*) (ohm)

Vf = Tegangan knee dioda (volt)

2. Menentukan Arus DC

Arus DC yang dihasilkan oleh penyearah dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

Idc = 0,318 × Ismax
  

Keterangan:

Idc = Arus DC keluaran (ampere)

Ismax = Arus sekunder maksimum (ampere)

3. Menentukan Efisiensi Rangkaian

Efisiensi menggambarkan seberapa besar daya AC yang berhasil diubah menjadi daya DC. Rumus efisiensinya adalah:

η = (Pdc / Pac) × 100%
  

Keterangan:

η = Efisiensi penyearah gelombang penuh

Pac = Daya AC = Vs × Is (watt)

Pdc = Daya DC = Vdc × Idc (watt)

4. Menentukan Frekuensi Ripple Output

Frekuensi riak (*ripple*) pada keluaran penyearah gelombang penuh bernilai dua kali lipat dari frekuensi input. Persamaannya adalah:

fout = 2 × fin
Tout = Tin / 2
  

Keterangan:

fout = Frekuensi ripple output (Hz)

fin = Frekuensi input atau frekuensi jala-jala (Hz)

Semoga bermanfaat!