Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang: Prinsip Kerja dan Karakteristik
Penyearah adalah perangkat elektronik yang mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC. Dengan kata lain, itu mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Penyearah digunakan di hampir semua perangkat elektronik.
Sebagian besar digunakan untuk mengubah tegangan utama menjadi tegangan DC di bagian catu daya. Dengan menggunakan tegangan DC supply perangkat elektronik berfungsi. Menurut periode konduksi, penyearah diklasifikasikan menjadi dua kategori: Penyearah Setengah Gelombang dan Penyearah Gelombang Penuh.
Kalau tidak, selama setengah siklus negatif dioda berada dalam kondisi bias balik dan tidak ada aliran arus melalui dioda. Hanya tegangan input AC yang muncul melintasi beban dan merupakan hasil bersih yang mungkin terjadi selama setengah siklus positif. Tegangan output berpulsa tegangan DC.
Dioda tunggal diperlukan untuk penyearahan setengah gelombang 1 fasa dan tiga dioda untuk supply 3 fasa. Penyearah setengah gelombang menghasilkan lebih banyak jumlah konten riak dari penyearah gelombang penuh dan untuk menghilangkan harmonik itu membutuhkan lebih banyak penyaringan.
Untuk tegangan input sinusoidal, tegangan DC output tanpa beban untuk penyearah setengah gelombang yang ideal adalah
Dimana
Arus bolak-balik adalah input penyearah setengah gelombang. Trafo step down mengambil tegangan input dan output yang dihasilkan dari Transformator diberikan ke Resistor beban dan ke Dioda.
Selama setengah siklus positif, dioda berada dalam kondisi bias maju. Selama setengah siklus negatif, dioda berada dalam kondisi bias terbalik. Output tegangan diukur melintasi resistansi beban.
Selama setengah siklus positif, outputnya positif dan signifikan. Dan selama setengah siklus negatif outputnya nol atau tidak signifikan. Ini dikenal sebagai penyearah setengah gelombang.
Selama setengah siklus negatif, ketika belitan sekunder dari ujung bawah positif terhadap ujung atas, dioda berada dalam kondisi bias terbalik dan tidak menjalankan arus. Selama setengah siklus negatif, tegangan dan arus melintasi beban tetap nol. Besarnya arus balik sangat kecil dan diabaikan. Jadi, tidak ada daya yang diberikan selama setengah siklus negatif.
Serangkaian setengah siklus positif adalah tegangan output yang dikembangkan melintasi resistansi beban. Outputnya adalah gelombang DC yang berpulsa dan untuk membuat filter gelombang output yang halus, yang harus melintasi beban, digunakan. Jika gelombang input setengah siklus, maka itu dikenal sebagai penyearah setengah gelombang.
PIV dari penyearah setengah gelombang = VSMAX
Vs = VSMAX Sin wt
Arus yang mengalir melalui resistansi beban adalah
IMAX = VSMAX / (RF + RL)
%Regulasi = {(Vno-load - Vfull-load) / Vfull-load} * 100
? = Pdc / Pac
Daya DC yang dikirim ke beban adalah
Pdc = I2dc RL = (IMAX / ᴨ)2RL
Input daya AC ke transformator,
Pac = Daya disipasi dalam resistansi beban + disipasi daya di dioda junction
= I2rms rms RF + I2rms RL = {I2MAX/ 4} [RF + RL]
? = Pdc / Pac = 0.406 / {1 + RF / RL}
Efisiensi penyearah setengah gelombang adalah 40.6% ketika RF diabaikan.
Sebagian besar digunakan untuk mengubah tegangan utama menjadi tegangan DC di bagian catu daya. Dengan menggunakan tegangan DC supply perangkat elektronik berfungsi. Menurut periode konduksi, penyearah diklasifikasikan menjadi dua kategori: Penyearah Setengah Gelombang dan Penyearah Gelombang Penuh.
Prinsip Kerja Penyearah Setengah Gelombang
Selama setengah siklus positif dioda berada di bawah kondisi bias maju dan menjalankan arus ke RL (Resistansi beban). Tegangan dikembangkan di seluruh beban, yang sama dengan sinyal AC input dari setengah siklus positif.Kalau tidak, selama setengah siklus negatif dioda berada dalam kondisi bias balik dan tidak ada aliran arus melalui dioda. Hanya tegangan input AC yang muncul melintasi beban dan merupakan hasil bersih yang mungkin terjadi selama setengah siklus positif. Tegangan output berpulsa tegangan DC.
Rangkaian Penyearah
Rangkaian 1 fasa atau rangkaian multi-fasa berada di bawah rangkaian penyearah. Untuk aplikasi domestik rangkaian penyearah daya rendah 1 fasa digunakan dan aplikasi industri HVDC memerlukan penyearah 3 fasa. Aplikasi yang paling penting dari dioda PN-junction adalah penyearah dan itu adalah proses mengubah AC ke DC.Penyearah 1 Fasa
Penyearah Setengah Gelombang
Dalam penyearah setengah gelombang 1 fasa, baik tegangan AC negatif atau positif mengalir, sedangkan separuh tegangan AC lainnya diblokir. Oleh karena itu output hanya menerima setengah gelombang AC.Dioda tunggal diperlukan untuk penyearahan setengah gelombang 1 fasa dan tiga dioda untuk supply 3 fasa. Penyearah setengah gelombang menghasilkan lebih banyak jumlah konten riak dari penyearah gelombang penuh dan untuk menghilangkan harmonik itu membutuhkan lebih banyak penyaringan.
Untuk tegangan input sinusoidal, tegangan DC output tanpa beban untuk penyearah setengah gelombang yang ideal adalah
Vrms = Vpeak / 2
Vdc = Vpeak / ᴨ
- Vdc, Vav - tegangan output DC atau tegangan output rata-rata
- Vpeak - nilai puncak tegangan fasa input
- Vrms - tegangan output dari nilai rata-rata akar kuadrat (rms)
Pengoperasian Penyearah Setengah Gelombang
Dioda PN-junction hanya berjalan selama kondisi bias maju. Penyearah setengah gelombang menggunakan prinsip yang sama dengan dioda PN-junction dan dengan demikian mengubah AC ke DC. Dalam rangkaian penyearah setengah gelombang, resistansi beban dihubungkan secara seri dengan dioda PN-junction.Arus bolak-balik adalah input penyearah setengah gelombang. Trafo step down mengambil tegangan input dan output yang dihasilkan dari Transformator diberikan ke Resistor beban dan ke Dioda.
Selama setengah siklus positif, dioda berada dalam kondisi bias maju. Selama setengah siklus negatif, dioda berada dalam kondisi bias terbalik. Output tegangan diukur melintasi resistansi beban.
Selama setengah siklus positif, outputnya positif dan signifikan. Dan selama setengah siklus negatif outputnya nol atau tidak signifikan. Ini dikenal sebagai penyearah setengah gelombang.
Prinsip Kerja Penyearah Setengah Gelombang kedua
Selama setengah siklus positif, ketika belitan sekunder dari ujung atas positif terhadap ujung bawah, dioda berada dalam kondisi bias maju dan menjalankan arus. Selama setengah siklus positif, tegangan input diterapkan langsung ke resistansi beban ketika resistansi maju dioda diasumsikan nol. Bentuk gelombang tegangan output dan arus output sama dengan tegangan input AC.Selama setengah siklus negatif, ketika belitan sekunder dari ujung bawah positif terhadap ujung atas, dioda berada dalam kondisi bias terbalik dan tidak menjalankan arus. Selama setengah siklus negatif, tegangan dan arus melintasi beban tetap nol. Besarnya arus balik sangat kecil dan diabaikan. Jadi, tidak ada daya yang diberikan selama setengah siklus negatif.
Serangkaian setengah siklus positif adalah tegangan output yang dikembangkan melintasi resistansi beban. Outputnya adalah gelombang DC yang berpulsa dan untuk membuat filter gelombang output yang halus, yang harus melintasi beban, digunakan. Jika gelombang input setengah siklus, maka itu dikenal sebagai penyearah setengah gelombang.
Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang 3 Fasa
Penyearah setengah gelombang 3 fasa tidak terkontrol membutuhkan tiga Dioda, masing-masing terhubung ke fasa. Rangkaian penyearah 3 fasa mengalami distorsi harmonik yang tinggi pada koneksi DC dan AC. Ada tiga pulsa berbeda per siklus pada tegangan output sisi DC.Karakteristik Penyearah Setengah Gelombang
Karakteristik penyearah setengah gelombang untuk parameter berikutPIV (Peak Inverse Voltage)
Selama kondisi bias terbalik, dioda harus tahan karena tegangan maksimumnya. Selama setengah siklus negatif, tidak ada arus yang mengalir melalui beban. Jadi, seluruh tegangan muncul melintasi dioda karena tidak ada drop-voltage melalui resistansi beban.PIV dari penyearah setengah gelombang = VSMAX
Rata-rata dan Arus Puncak pada Dioda
Dengan asumsi, tegangan melintasi sekunder transformator menjadi sinusoidal dan nilai puncaknya adalah VSMAX. Tegangan sesaat yang diberikan kepada penyearah setengah gelombang adalahVs = VSMAX Sin wt
Arus yang mengalir melalui resistansi beban adalah
IMAX = VSMAX / (RF + RL)
Regulasi (peraturan)
Regulasi adalah perbedaan antara tegangan tanpa beban dengan tegangan penuh sehubungan dengan tegangan penuh, dan regulasi tegangan persentase diberikan sebagai%Regulasi = {(Vno-load - Vfull-load) / Vfull-load} * 100
Efisiensi
Rasio input AC ke output DC dikenal sebagai efisiensi (?).? = Pdc / Pac
Daya DC yang dikirim ke beban adalah
Pdc = I2dc RL = (IMAX / ᴨ)2RL
Input daya AC ke transformator,
Pac = Daya disipasi dalam resistansi beban + disipasi daya di dioda junction
= I2rms rms RF + I2rms RL = {I2MAX/ 4} [RF + RL]
? = Pdc / Pac = 0.406 / {1 + RF / RL}
Efisiensi penyearah setengah gelombang adalah 40.6% ketika RF diabaikan.
Faktor Riak (γ)
Konten riak didefinisikan sebagai jumlah konten AC yang ada dalam output DC. Jika faktor riak kurang, kinerja penyearah akan lebih. Nilai faktor riak adalah 1.21 untuk penyearah setengah gelombang.
I2 = I2dc + I21 + I22 + I24 = I2dc + I2ac
γ = Iac / Idc = (I2 - I2dc ) / Idc = {(Irms / Idc ) / Idc = {(Irms / I2dc ) -1} = kf2-1 )
Dimana kf - form factor
kf = Irms / Iavg = (Imax / 2) / (Imax / ᴨ) = ᴨ / 2 = 1.57
Jadi, γ = (1.572 - 1) = 1.21
Faktor Pemanfaatan Transformator (TUF)
Ini didefinisikan sebagai rasio daya AC yang dikirim ke beban dan peringkat AC sekunder transformator. TUF penyearah setengah gelombang adalah sekitar 0.287.
Kelebihan dari Penyearah Setengah Gelombang
- Murah
- Sederhana
- Mudah digunakan
- Jumlah komponen yang rendah
Kekurangan Penyearah Setegah Gelombang
- Lebih banyak jumlah konten riak
- Faktor pemanfaatan transformator sangat rendah
- Efisiensi penyearah rendah
- Menghasilkan harmonik
Ini semua tentang rangkaian penyearah Setengah Gelombang dan cara kerja dengan karakteristiknya. Kami berharap bahwa informasi yang diberikan dalam artikel ini bermanfaat bagi Anda untuk lebih memahami proyek ini.