Penyearahan Setengah Gelombang

Advertisement

Apakah yang dimaksud dengan penyearahan setengah gelombang itu?
Bagaimanakah hasil penyearahan setengah gelombang?
Tulisan berikut ini akan mengulas lebih jelas hal-hal yang menyangkut penyearahan setengah gelombang dalam sistem catu-daya/power-supply.

Membuat catu-daya (power-supply) dengan menggunakan transformator dan dioda penyearah yang paling sederhana adalah dengan menerapkan penyearahan setengah gelombang.
Penyearahan setengah gelombang adalah penyearahan tegangan AC oleh dioda pada setengah putaran (cycle) gelombang AC di mana hasilnya adalah satu belahan polaritas tegangan per satu putaran gelombang.

Gambar (A) adalah skema rangkaian penyearahan setengah gelombang dari tegangan sekunder transformator Trf1. Hasil penyearahan dioda D1 disalurkan kepada sebuah beban (load) yaitu resistor R1.
Pada gambar (B) diperlihatkan hasil penyearahan dioda D1 berupa satu denyut belahan tegangan positif selama kurun waktu t yang merupakan kurun waktu berlangsungnya satu siklus/putaran gelombang. Hasil penyearahan secara lengkap diperlihatkan pada gambar (C), bentuknya berupa denyut-denyut tegangan positif.
Tinggi tegangan yang telah disearahkan oleh dioda D1 itu ada setinggi Vmax, di mana :

Vmax = √2 x VAC.

Dengan cara yang lain dapat juga didefinisikan : Vmax = 1,41 x VAC.
VAC adalah besar tegangan AC sebelum disearahkan oleh dioda. Apabila (misalnya) VAC dari sekunder transformator adalah 10V, maka setelah disearahkan oleh dioda denyut-denyut tegangan DC akan ada sebesar : Vmax = 14V.
Namun hasil penyearahan dioda itu tidaklah sebesar 14V apabila dilakukan pengukuran dengan DC Voltmeter. Hal ini dikarenakan keterbatasan moving-coil pada voltmeter dalam pengukuran tegangan-tegangan denyut. Yang terukur oleh voltmeter hanyalah tegangan rata-ratanya saja atau diistilahkan dengan V-average.
V-average akan ada setinggi :

V-average = Vmax / π.

Dengan cara yang lain dapat juga didefinisikan :

V-average = 0,3183 x Vmax.

Apabila Vmax adalah 14V, maka V-average = 4,46V.

Kembali kepada gambar (A) di atas.
Dengan adanya beban R1 maka mengalirlah arus dari potential + (positif) ke 0V (ground).
Karena adanya tegangan rata-rata (V-average) di kedua ujung beban maka mengalir pula arus rata-rata pada beban, diistilahkan dengan I-average.
Besar I-average yang mengalir pada beban ini akan ada sebesar :

I-average = V-average / R1.

Apabila R1 adalah sebesar 100Ω sedangkan V-average ada setinggi 4,46V maka I-average ada sebesar 4,46 / 100 = 0,0446A atau 44,6mA.

Sampai di sini telah jelaslah besaran-besaran tegangan dan arus yang ada dari hasil penyearahan setengah gelombang.
Denyut-denyut tegangan seperti yang diperlihatkan pada gambar (C) itu memang sudah dikatakan sebagai tegangan DC, namun tegangan DC yang seperti ini masih sangat “mentah” untuk siap digunakan sebagai tegangan suplai sebuah catu-daya.
Faktor “ripple” yang ada masih sangat besar.
Sumber-sumber tegangan DC murni seperti aki atau baterai mempunyai faktor ripple : 0 (nol). Itulah tegangan DC yang sempurna.
Tegangan DC hasil penyearahan dioda memang tidak akan bisa sama dengan tegangan DC murni dari aki atau baterai, tetapi setidaknya diupayakan agar hasilnya mendekati, supaya ketika digunakan untuk suplai tegangan bagi rangkaian-rangkaian elektronik tidak akan mendatangkan masalah.
Ripple (ripple-factor) adalah bentuk ketidak-rataan tegangan dan merupakan kerut-kerut tegangan di sepanjang hasil penyearahan. Besarnya faktor ripple ini bisa dilihat dari rasio perbandingan antara Vmax dengan V-average.
Dalam skala prosentase didefinisikan :

Ripple = (Vp-p / V-average) x 100.

Vp-p adalah tegangan “puncak ke puncak” (peak to peak). Dalam hal ini Vp-p adalah sama dengan Vmax.
Apabila Vp-p = Vmax = 14V dan V-average = 4,46V, maka ripple yang ada adalah 314%!

Tampak bahwa ripple terlalu tinggi.
Lalu, bagaimana menekan ripple serendah mungkin agar hasil penyearahan dioda bisa digunakan sebagai catu-daya bagi rangkaian-rangkaian elektronik?
Ikuti ulasan berikutnya dalam : Penyearahan Setengah Gelombang Dengan Kondensator Perata.

Happy learning!