Bagi mereka yang biasa bekerja di dunia elektro, pasti sudah tidak asing dengan alat yang bernama penyearah gelombang. Seperti namanya, penyearah gelombang ini merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk menyearahkan tegangan atau arus listrik.
Berdasarkan jenisnya, penyearah gelombang dibedakan menjadi dua macam. Yaitu penyearah gelombang penuh dan penyearah setengah gelombang.
Kupas tuntas mengenai penyearah setengah gelombang, mulai dari pengertian, fungsi, cara kerja, rumus hingga contoh soalnya pada artikel berikut ini!
Dasar Teori Penyearah Setengah Gelombang
Dalam dunia elektronika, penyearah gelombang juga dikenal dengan sebutan rectifier. Rectifier diode ini sendiri merupakan salah satu komponen elektronika yang biasa terdapat dalam power supply. Fungsi dari komponen tersebut adalah untuk menyearahkan gelombang dari yang semula berbentuk arus AC ke DC.
Berdasarkan jenisnya, rectifier dibedakan menjadi dua, yakni rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh. Tentu saja kedua jenis rectifier tersebut sebenarnya memiliki peran dan fungsi yang kurang lebih sama.
Misalnya saja untuk penyearah gelombang penuh yang mana fungsi utamanya yakni menyearahkan siklus gelombang secara keseluruhan.
Sedangkan untuk rangkaian penyearah setengah gelombang tidak demikian karena bekerja dengan hanya menyearahkan setengah siklus gelombang saja.
Jumlah dioda yang terdapat pada penyearah setengah gelombang biasanya cukup dipasangi satu dioda saja. Jadi, dioda berfungsi untuk menghambat setengah gelombang, sedangkan setengahnya lagi akan diblokir sehingga tidak dapat masuk ke dalam rangkaian.
Cara Kerja Penyearah Setengah Gelombang
Bagaimana caranya mengetahui lebih dalam mengenai penyearah gelombang setengah? Mungkin Anda perlu mengetahui terlebih dahulu cara kerja dan analisa rangkaian penyearah setengah gelombang.
Katakanlah saat half wave rectifier ketika terdapat arus atau tegangan yang masuk kedalam rangkaian. Dimana arus yang masuk tersebut nantinya akan melewati proses puncak dioda yang sedang dalam fase positif. Kondisi inilah yang sebenarnya membuat dioda bisa berada pada posisi forward bias (bias maju).
Dan tentu saja fase tersebut akan membuat tegangan yang dihantarkan oleh output-nya memiliki nilai yang sama dengan tegangan input. Setelahnya akan terjadi fase negatif dimana kondisi ini akan menyebangkan setengan gelombang tidak dapat melewati dioda. Lalu secara otomatis arus akan terblokir dan dioda dalam keadaan reserve bias atau bias mundur.
Ketika keadaan tersebut sedang terjadi, maka tegangan secara otomatis akan ditahan sehingga tidak dapat melewati dioda. Serta membuat tegangan yang dihasilkan pada fase tersebut memiliki nilai 0 volt. Kurang lebih seperti inilah cara kerja dari penyearah setengah gelombang yang bisa Anda pelajari.
Mengenal Karakteristik Penyearah Setengah Gelombang
Manfaat penyearah setengah gelombang adalah bertujuan untuk menyearahkan tegangan listrik. Dimana fungsinya yakni untuk proses perubahan arus bolak balik (AC) menjadi arus satu arah (DC).
Seperti yang kita ketahui, beragam peralatan elektronik membutuhkan aliran arus listrik searah (DC) untuk bisa beroperasi dengan baik.
Penggunaan penyearah gelombang pada perangkat elektronik juga sangat sering ditemukan. Salah satunya yaitu digunakan pada alat catu daya atau power supply. Yang mana keduanya merupakan komponen penyusun pada beberapa alat elektronik.
Untuk mengetahui lebih dalam mengenai rangkaian penyearah setengah gelombang, berikut ini beberapa karakteristik yang bisa dikenali.
- PIV (Peak Inverse Voltage)
Apa yang terjadi saat penyearah gelombang ada pada kondisi bias balik atau bias mundur? Umumnya proses aliran arus melalui beban juga tidak ada.
Artinya dioda pada kondisi ini harus bertahan dengan tegangan maksimum karena tidak terdapat drop voltage pada resistensi beban.
- Arus Rata-Rata Pada Puncak Dioda
Untuk mengetahui arus rata-rata yang terdapat pada puncak dioda, Anda harus menghitungnya menggunakan rumus. Adapun rumus rangkaian penyearah setengah gelombang yang digunakan adalah sebagai berikut:
Vs = VS MAX Sin wt
Sedangkan untuk menghitung arus resistensi yang mengalir pada beban, rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :
IMAX = VSMAX / (RF + RL)
- Efesiensi
Rangkaian penyearah setengah gelombang proteus memiliki efesiensi yang nilainya antara 40,6 %. Efesiensi yang terdapat pada rectifier ini nantinya akan mempunyai nilai yang berkaitan dengan besarnya rasio.
Tentu saja rasio yang dibandingkan yakni antara input yang dihasilkan AC ke output DC.
- Faktor Riak
Untuk penyearah gelombang, faktor riak yang dihasilkan adalah antara 1.21. Faktor riak ini nilainya dilihat dari jumlah arus AC yang terdapat pada output DC.
Apabila konten riak memiliki nilai yang tidak mencukupi, maka kinerja dari penyearah gelombang tersebut pun akan menjadi kurang memadai.
Contoh Soal Rangkaian Setengah Gelombang
Untuk mengetahui lebih banyak mengenai rangkaian penyearah setengah gelombang, Anda dapat melihat contoh soal rangkaian penyearah setengah gelombang berikut ini :
Coba amati gambar rangkaian penyearah setengah gelombang di atas. Diketahui bahwa untuk jenis penyearah gelombang setengah dengan satu fasa tersebut, terhubung pada AC supply dengan nilai 50VRMS 50Hz.
Apabila alat tersebut memiliki beban resistif 150 ohm, berapakah daya ideal yang diperlukan?
Untuk menghitung tegangan maksimum, tegangan DC, arus beban dan juga dispasi beban pada perangkat tersebut. Simak pembahasan terkait penyelesaian selengkapnya berikut ini :
Diketahui :
RMS = 50 Volt
IL = 150 ohm
PL = 50 HZ
V AVE = 0, 318 V
Penghitungan V ave diperoleh dari :
- Menghitung Tegangan Maksimum
Apa yang perlu dilakukan sebelum menghitung karakteristik dioda yang ideal untuk penyearah gelombang tersebut? Terlebih dahulu kita akan mengubah 50 volt RMS menjadi tegangan maksimum. Caranya adalah sebagai berikut ini :
VM = 1.414 × RMS = 1.414 × 50 = 70.7 V
- Menghitung Tegangan DC
Untuk menghitung tegangan DC yang setara, Anda bias simak rumus selengkapnya berikut ini :
VDC = 0.318 × VM = 0.318×70.7 = 22,5 volt.
- Menghitung Arus Beban
Untuk menghitung arus beban yang terdapat pada penyearah gelombang setengah, Anda dapat menggunakan rumus sebagai berikut :
IL = VDC/RCL = 22,5/150 = 0,15 A atau 150 mA
- Menghitung Dispasi Beban
Dispasi beban sering disebut juga sebagai daya hilang. Untuk menghitung daya hilang, rumusnya yaitu :
PL = I²×RL = 22,5 × 0,15 = 3.375 W
Kelebihan dan Kekurangan Penyearah Setengah Gelombang
Meskipun mempunyai fungsi dan cara kerja yang baik, tentu saja komponen yang satu ini tidak lepas dari sisi kurang lebihnya. Penyearah setengah gelombang atau yang biasa disebut sebagai Half Wave Rectifier ternyata memiliki kelebihan dan kekurangan sebagai berikut.
1. Kelebihan Penyearah Setengah Gelombang
Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh rangkaian penyearah setengah gelombang diantaranya adalah sebagai berikut:
- Rangkaian tersebut merupakan jenis instalasi yang mudah dan sederhana.
- Rangkaian penyearah gelombang setengah umumnya hanya akan menggunakan menggunakan satu diode saja. Jadi jelas untuk membuatnya tidak memerlukan biaya yang terlalu
- Rangkaian penyearah gelombang jenis ini juga bisa berada dalam posisi 0 Volt. Jadi, ada kesempatan bagi rangkaian untuk mengistirahatkan sel baterai dari proses charging.
2. Kekurangan Penyearah Setengah Gelombang
Selain kelebihan-kelebihan yang kami uraikan di atas, komponen elektronika tersebut juga memiliki beberapa kelemahan. Diantaranya adalah seperti berikut ini:
- Rangkaian penyearah gelombang setengah memiliki faktor riak yang besar. Sehingga jika diaplikasikan pada tegangan rendah membutuhkan kapasitor yang besar pula.
- Rangkaian penyearah setengah gelombang cenderung tidak dapat diaplikasikan pada alat dengan frekuensi yang tergolong
- Penyearah gelombang tersebut memiliki tegangan output kecil. Hal ini karena hanya menyerahkan setengah dari siklus gelombang saja.
Kesimpulan
Rangkaian penyearah setengah gelombang adalah komponen elektronika yang fungsinya menyearahkan siklus dari gelomang yang masuk. Yaitu berfungsi untuk menyearahkan gelombang AC menjadi tegangan DC yang dibutuhkan oleh piranti elektronik. Prinsip kerja dari alat ini adalah beroperasi dengan hanya menggunakan satu dioda saja.
Dioda dalam hal ini akan mengalami kondisi bias maju, yaitu terjadi apabila rangkaian tersebut dialiri oleh arus listrik dari sisi positif. Kemudian jika arus mengalir pada sisi negatif, maka dioda secara otomatis akan memblokir arus tersebut.
Sehingga menghambat tegangan untuk masuk ke dalam rangkaian. Karena fungsinya yang hanya menyerahkan setengah gelombang saja, maka rangkaian ini disebut sebagai penyearah setengah gelombang.