Dioda (diode) yaitu komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan fungsinya buat menghantarkan arus listrik ke satu arah tapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
Nah, banyak sekali jenis – jenis dioda. Salah satunya yaitu dioda Penyearah/Rectifier ini. Apa sih itu dioda Rectifier/Penyearah?
Penasaran? Yuk ikuti penjelasannya yang udah aku buat dibawah ini.
Pengertian Dioda Penyearah
Rectifier atau Penyearah Gelombang yaitu suatu bagian dari Rangkaian Catu Daya atau Power Supply yang berfungsi sebagai pengubah sinyal AC (Alternating Current) jadi sinyal DC (Direct Current).
Rangkaian Rectifier atau Penyearah Gelombang ini pada umumnya memakai Dioda sebagai Komponen Utamanya.
Hal ini dikarenakan Dioda punya karakteristik yang cuma melewatkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
Kalo sebuah Dioda dialiri arus bolak – balik (AC), maka Dioda tersebut cuma akan melewatkan setengah gelombang, sedangkan setengah gelombangnya lagi diblokir.
Prinsip Kerja Dioda Penyearah
Salah satu fungsi dioda yaitu sebagai penyearah arus. Hal ini sesuai dengan karakteristik dasar dioda yang cuma melewatkan arus listrik satu arah aja.
Fungsi dioda sebagai penyearah ini banyak diaplikasikan pada rangkaian power supply dan pada tulisan kali ini akan dibahas lebih detail tentang prinsip kerja dioda sebagai penyearah.
Maksudnya, penyearah disini merupakan dioda yang dipakai buat menyearahkan arus bolak – balik (AC) menjadi arus searah (DC).
Prinsip ini dipakai pada saat kamu membutuhkan tegangan DC dari sumber tegangan AC seperti pada listrik rumah tangga. Sumber listrik dirumah yang diperoleh dari PLN yaitu tegangan AC sebesar 220V.
Buat bisa dipakai pada perangkat elektronika seperti misalnya Televisi, Radio, DVD Player, Charger Hp dan sebagainya. Tegangan AC tersebut harus diturunkan dan disearahkan terlebih dulu. Nah, buat keperluan penyearahan inilah dioda dibutuhkan.
Simbol dan Bentuk Dioda Penyearah
Diatas adalah bentuk dan simbol dari dioda penyearah/rectifier yang kamu harus tahu!
Jenis – Jenis Dioda Penyearah
Ada beberapa jenis rangkaian penyearah, berdasarkan konfigurasi rangkaian dioda dan bentuk sinyal yang dihasilkan.
Masing – masing konfigurasi punya kelebihan dan kekurangan sendiri – sendiri.
Pada pemilihan konfigurasi berdasarkan pada kebutuhan dengan memperhatikan aspek kestabilan, kehalusan dan tentunya biaya pada komponen tersebut.
Nah, dibawah ini jenis konfigurasi rangkaian dioda penyearah / rectifier yang banyak sekali dipakai dalam rangkaian Elektronika.
1. Dioda Penyearah Setengah Gelombang
Dioda penyearah setengah gelombang ini merupakan penyearah yang cuma mengeluarkan setengah siklus gelombang sinus dengan memakai satu blok dioda aja.
Kelebihannya:
- Sederhana, simpel dan hemat biaya karena cuma memakai satu dioda dan satu fasa sinyal sinus.
Kelemahannya:
- Keluarannya punya riak (ripple) yang sangat besar, jadi gak halus dan membutuhkan kapasitor besar pada aplikasi frekuensi rendah seperti listrik PLN 50Hz.
Kelemahan ini gak berlaku pada aplikasi power supply frekuensi tinggi seperti pada rangkaian SMPS.
- Kurang efisien, karena cuma mengambil satu siklus sinyal aja. Artinya, siklus lainnya gak diambil atau terbuang. Ini mengakibatkan keluaran dari penyearah setengah gelombang punya daya yang lebih kecil.
2. Dioda Penyearah Gelombang Penuh
Dioda penyearah gelombang penuh ini merupakan penyearah yang mengeluarkan semua siklus gelombang sinus dari sinyal AC.
Prinsip kerja dari rangkaian ini yaitu membuat penyearah ganda dengan lebih dulu membalik siklus negatif dari masukkan.
Maksudnya, dioda penyearah gelombang penuh ini membutuhkan 2 fasa input, satu fasa mengikuti masukkan sinyal sinus dan satu fasa lainnya berbalikan dengan sinyal input.
Kelebihannya:
- Lebih efisien, karena mengambil semua bagian dari siklus sinyal AC yang disearahkan. Hal ini membuat keluaran dari penyearah gelombang penuh punya riak (ripple) yang kecil dan lebih halus. Daya yang terserap juga lebih efisien karena gak ada siklus yang dibuang.
Kelemahannya:
- Kebutuhan akan satu siklus pembalik yang berarti harus menambah satu gulungan lilitan lagi pada transformator serta penggunaan dua buah dioda buat penyearahan. Akibatnya, pada penambahan biaya yang harus ditanggung oleh rangkaian tersebut.
Ada 2 cara buat membentuk Full Wave Rectifier atau Penyearah Gelombang Penuh.
Kedua cara tersebut tetap memakai Dioda sebagai Penyearahnya, tapi dengan jumlah Dioda yang beda yaitu dengan memakai 2 Dioda dan 4 Dioda.
Penyearah Gelombang Penuh dengan 2 Dioda harus pakai Transformer CT, sedangkan Penyearah 4 Dioda gak perlu pakai Transformer CT, Penyearah 4 Dioda sering disebut juga dengan Full Wave Bridge.
A. Penyearah Gelombang Penuh 2 Dioda
Seperti yang dikatakan diatas, Penyearah Gelombong Penuh 2 Dioda memerlukan Transformer khusus yang dinamakan dengan Transformer CT (Centre Tapped).
Transformer CT memberikan Output (Keluaran) Tegangan yang berbeda fasa 180° lewat kedua Terminal Output Sekundernya.
Perbedaan Fase 180° tersebut bisa kamu lihat seperti pada gambar yang ada dibawah ini:
Disaat output Transformer CT pada Terminal Pertama memberikan sinyal Positif pada D1, maka Terminal kedua pada Transformer CT akan memberikan sinyal Negatif (-) yang berbeda fasa 180° dengan Terminal Pertama.
D1 yang dapat sinyal Positif (+) akan ada dalam kondisi Forward Bias (Bias Maju) dan lewat sisi sinyal Positif (+) tersebut sedangkan D2 yang dapat sinyal Negatif (-) akan ada di kondisi Reverse Bias (Bias Terbalik), jadi menghambat sisi sinyal Negatifnya.
Sebaliknya, pada saat gelombang AC pada Terminal Pertama berubah jadi sinyal Negatif maka D1 akan ada dalam kondisi Reverse Bias dan menghambatnya.
Terminal Kedua yang berbeda fasa 180° akan berubah jadi sinyal Positif sehingga D2 berubah jadi kondisi Forward Bias yang lewat sisi sinyal Positif tersebut.
B. Penyearah Gelombang Penuh 4 Dioda
Penyearah Gelombang Penuh pakai 4 Dioda yaitu jenis Rectifier yang sering banget dipakai dalam rangkaian Power Supply karena memberikan kinerja yang lebih baik dari jenis Penyearah lainnya.
Penyearah Gelombang Penuh 4 Dioda ini juga sering disebut dengan Bridge Rectifier atau Penyearah Jembatan.
Berdasarkan gambar diatas, kalo Transformer mengeluarkan output sisi sinyal Positif (+) maka Output maka D1 dan D2 akan ada dalam kondisi Forward Bias, jadi melewatkan sinyal Positif tersebut sedangakan D3 dan D4 akan menghambat sinyal sisi Negatifnya.
Kemudian, pada saat Output Transformer berubah jadi sisi sinyal Negatif (-) maka D3 dan D4 akan ada dalam kondisi Forward Bias jadi lewat sinyal sisi Positif (+) tersebut, sedangkan D1 dan D2 akan menghambat sinyal Negatifnya.
3. Dioda Penyearah Sistem Jembatan
Dioda penyearah sistem jembatan ini merupakan penyearah dengan memanfaatkan topologi dioda yang disusun dengan sistem jembatan (dioda bridge).
Sistem ini mengambil semua siklus gelombang sinus masukkan, tapi dengan input fasa tunggal.
Sistem lebih efisien pada sistem power supply dengan input fasa tunggal, karena menghemat penggunaan lilitannya.
Rangkaian dioda bridge memanfaatkan kerja forward secara bergantian pada masing – masing dioda yang dimanfaatkan pada masing – masing siklus.
Pada siklus positif, dioda pertama dan kedua bekerja secara forward dan pada siklus negatif, dioda ketiga dan keempat yang ganti bekerja secara forward.
4. Penyearah Gelombang yang Dilengkapi dengan Kapasitor
Tegangan yang dihasilkan oleh Rectifier belum benar – benar rata seperti tegangan DC pada umumnya.
Makanya, diperlukan Kapasitor yang fungsinya sebagai Filter (Penyaring) buat menekan riple yang terjadi pada proses penyearahan Gelombang AC.
Nah, jenis Kapasitor yang umum dipakai merupakan Kapasitor jenis ELCO (Electrolyte Capacitor).
