ELEKTRO ANALOG BRIGDE

LAPORAN ELEKTRO ANALOG DIODA BRIDGE

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Peralatan elektronika umumnya menggunakan tegangan DC untuk dapat beroperasi, sedangkan sumber listrik yang tersedia biasanya berupa tegangan AC. Karena itu tegangan AC itu harus diubah menjadi tegangan DC. Pengubah tegangan AC menjadi tegangan DC disebut penyearah (rectifier). Rangkaian penyearah mengandung beberapa dioda. Konfigurasi dioda tersebut menentukan sifat penyearah sinyal AC, sehingga ada istilah penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh.

B. Tujuan

Mengetahui bagaimana cara merubah tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah (DC) yang bisa digunakan untuk mensuply daya ke beban elektronika, bagaimana bentuk gelombang dari penyearah gelombang dari penyearah gelombang penuh 4 dioda.

II. TEORI DASAR

Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap siklus tegangan AC sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus yang sama. Untuk memahami cara kerja dioda bridge, perhatikanlah kedua gambar berikut.

Saat siklus positif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda B menuju beban dan kembali melalui dioda C. Pada saat yang bersamaan pula, dioda A dan D mengalami reverse bias sehingga tidak ada arus yg mengalir atau kedua dioda tersebut bersifat sebagai isolator.

Sedangkan pada saat siklus negatif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda D menuju beban dan kembali melalui dioda A. Karena dioda B dan C mengalami reverse bias maka arus tidak dapat mengalir pada kedua diode ini.

Kedua hal ini terjadi berulang secara terus menerus hingga didapatkan tegangan beban yang berbentuk gelombang penuh yang sudah disearahkan (tegangan DC). Grafik sinyal dari penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge) ditunjukkan seperti pada gambar berikut:

Jembatan dioda (dioda bridge) tersedia dalam bentuk 1 komponen saja atau pun bisa dibuat dengan menggunakan 4 dioda yang sama karakteristiknya. Yang harus diperhatikan adalah besar arus yang dilewatkan oleh dioda harus lebih besar dari besar arus yang dilewatkan pada rangkaian.

Seperti terlihat pada gambar kapasitor mengisi (charges) dengan cepat pada awal siklus sinyal dan membuang (discharges) dengan lambat setelah melewati puncak positif (ketika dioda dibias mundur). Variasi pada tegangan keluaran untuk dua kondisi, mengisi dan membuang, disebut dengan tegangan ripple (ripple voltage). Semakin kecil ripple, semakin baik penfilteran memperlihatkan penyearah gelombang penuh lebih mudah melakukan penfilteran. Ketika di filter, penyearah gelombang penuh mempunyai tegangan ripple lebih kecil disbanding gelombang setengah untuk resistansi beban dan nilai kapasitor yang sama. Hal ini disebabkan kapasitor membuang lebih cepat dan interval waktu yang lebih pendek.

Kemiringan 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 :

Vr = VM –VL (1)

dan tegangan dc ke beban adalah:

Vdc = VM + Vr/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 << RC, dapat ditulis :

e –T/RC » 1 – T/RC ….. (5)

sehingga jika ini disubsitusi ke rumus (4) dapat diperoleh persamaan yang lebih sederhana :

Vr = VM(T/RC) …. (6)

VM/R tidak lain adalah beban I, sehingga dengan ini terlihat hubungan antara beban arus I dan nilai kapasitor C terhadap tegangan ripple Vr. Perhitungan ini efektif untuk mendapatkan nilai tengangan ripple yang diinginkan.

Vr = I T/C … (7)

 jika arus beban I semakin besar, maka tegangan ripple akan semakin besar. Sebaliknya jika kapasitansi C semakin besar, tegangan ripple akan semakin kecil. Untuk penyederhanaan biasanya dianggap T=Tp, yaitu periode satu gelombang sinus dari jala-jala listrik yang frekuensinya 50Hz atau 60Hz.

Jika frekuensi jala-jala listrik 50Hz, maka T = Tp = 1/f = 1/50 = 0.02 det. Ini berlaku untuk penyearah setengah gelombang. Untuk penyearah gelombang penuh, tentu saja fekuensi gelombangnya dua kali lipat, sehingga T = 1/2 Tp = 0.01 det.

Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian gambar 2. Bisa juga dengan menggunakan transformator yang tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada gambar-5 berikut ini.

C = I.T/Vr = ……. uF.

Untuk kapasitor yang sebesar ini banyak tersedia tipe elco yang memiliki polaritas dan tegangan kerja maksimum tertentu. Tegangan kerja kapasitor yang digunakan harus lebih besar dari tegangan keluaran catu daya. Anda barangkalai sekarang paham mengapa rangkaian audio yang anda buat mendengung, coba periksa kembali rangkaian penyearah catu daya yang anda buat, apakah tegangan ripple ini cukup mengganggu. Jika dipasaran tidak tersedia kapasitor yang demikian besar, tentu bisa dengan memparalel dua atau tiga buah kapasitor.

III. METODOLOGI

Alat dan bahan yang digunakan:

NO	NAMA ALAT DAN BAHAN	JUMLAH
1.	RESISTOR 5W 15Ω	1 buah
2.	TRAFO 220/12 VAC 5A	1 buah
3.	DIODA 2A	4 buah
4.	OSILOSKOP	1 buah
5.	KAPASITOR 1000 mikrofarad	1 buah
6.	KABEL NYA 0.5 mm	2 buah

• Susun rangkaian , tanpa menghubungkan kapasitor.

• Aktifkan rangkaian, lalu amati dan gambar bentuk  gelombang VOUT. (Coupling DC)

•Tambahkan kapasitor C 1000 µF seperti pada gambar. Perhatikan kaki + dan – kapasitornya.

• Lalu amati kembali dan gambar bentuk gelombang VOUT.

LANGKAH KERJA

1.      Siapkan alat dan bahan yang akan digunaka

2.      Rangkai trafo, diode, resistor sesuai dengan gambar rangkaian

3.      Jika rangkaian sudah jadi, siapkan osiloskop

4.      Nyalakan osiloskop

5.      Pasang probe pertama untuk pada chanel 1 yang ada pada osiloskop untuk mengetahui arus dan tegangan DC dan pasang probe kedua pada chanel 2 untuk mengetahui arus dan tegangan AC

6.      Sambung kabel netral pada netral yng ada pada rangkaian dengan netral pada osiloskop

7.      Atur time/div dan volt/div osiloskop untuk mempermudah pengamatan

8.      Jika gambar gelombang sudah muncul pada layar, baca, amati dan gambar gelombang tersebut

TABEL HASIL PERCOBAAN
no	Test point	Hasil analisis	Hasil percobaan
1.	A – B	Vpuncak = 311,13 v Vavg = 197,9 v	Vrms = 225 Vac
2.	C – D	Vpuncak = 16,97 v Vavg = 8,10 v	Vrms = 12 Vac Tegangan terlihat di osiloskop 12,5 Frekuensi 50 Hz
3.	E - F	Vpuncak = 16,97 v Vpuncak diode = 15,57 Vrms diode = 11,4 v Vavg = 9,91 v	Vrms = 10 Vdc Tegangan puncak 17 Vdc Skala =2ms/div Lebar 10 div
4.	Kapasitor	Kapasitor yang digunakan 1000 mikrofarad Vripple 1.5 v	Tegangan ripple = 1,5 volt dengan kapasitor 1000 mikro farad

Vpp = Tinggi sinyal x V/div

        = 3.4 x 5

        = 17 v

T  = skala x lebar

    =  2 X 10

    = 20ms

           

f =

   =  

   

   = 50 Hz

Vpp = Tinggi sinyal x V/div

        = 3.4 x 5

        = 17 V

f = 0

T = Lebar sinyal x skala

   =  10 x 2

   =  20 ms /div

Ripple = Vmax – Vmin

            = 15,57 – 14.07

            = 1.5 V

PENENTUAN BESAR BEBAN MENGGUNAKAN RESISTOR  5 WATT

P =  X R

I =

Analisis:

Terdapat perbedaan antara percobaan Full Wave Rectifier tanpa kapasitor dan yang menggunakan kapasitor. Pada percobaan pertama Vpp yang ditunjukkan pada VOUT Vpp sebesar 17 V, frekuensi sebesar 50 Hz dan ketika diberi kapasitor VOUT Vpp yang ditunjukkan sebesar 75 V, frekuensi sebesar 0 Hz, dan ripple sebesar 1.5 V. Besar frekuensi dapat dihitung menggunakan rumus apabila terbentuk gelombang, sedangkan jika tidak ada gelombang maka frekuensi dinyatakan hasilnya adalah 0.