Pengertian Rectifier, Kegunaan Rectifier dan Jenis-jenis Rectifier

Pengertian Penyearah

Penyearah merupakan bagian dari rangkaian catu daya atau catu daya yang berfungsi untuk mengubah arus AC menjadi arus DC. istilah penyearah disebut juga dengan penyearah gelombang. Arti penyearah gelombang disini, fungsi penyearah akan mengubah arus atau sinyal dengan gelombang bolak-balik (AC) menjadi arus searah.

Perlu diketahui bahwa arus searah atau DC merupakan arus yang sama yang dikeluarkan oleh baterai. Sedangkan arus dari PLN adalah arus bolak-balik, sehingga jika suatu rangkaian elektronika memerlukan tegangan DC agar dapat bekeraja, arus yang masuk ke rangkaian harus diubah terlebih dahulu dari arus AC PLN menjadi arus DC yang memiliki tegangan jauh lebih kecil.

Berikut ini adalah diagram blok rangkaian catu daya untuk melihat lebih jelas dimana penyearah posisi berada:

Dari diagram blok diatas jelas bahwa bagian penyearah terlihat di antara catu daya trafo dan filter. Artinya, bagian penyearah ini berfungsi untuk menyearahkan arus AC, namun penyearah keluaran tidak serta-merta dapat langsung digunakan, agar dapat menghasilkan arus listrik DC yang stabil diperlukan bagian-bagian tambahan pendukung seperti rangkaian filter, dan rangkaian regulator. Namun pada postingan kali ini akan menghadap ke bagian penyearah.

Penyearah Kegunaan

Kegunaan rectifier seluruh banyak, bahkan bisa dikatakan hampir ada di perangkat elektronik yang membutuhkan arus DC selain dari sumber baterai. Antara lain, televisi, charger laptop dan charger smartphone. Namun disamping penyearah ini memiliki kegunaan yang sangat banyak, hanya satu fungsi dari penyearah, yaitu menyearahkan arus bolak-balik menjadi searah.

Jenis-jenis Penyearah

Penyearah atau rangkaian penyearah gelombang pada dasarnya terdiri dari tiga jenis, yaitu penyearah setengah gelombang (Penyearah Setengah Gelombang), penyearah gelombang penuh (Penyearah Gelombang Penuh). Semua rangkaian penyearah gelombang pada umumnya menggunakan komponen dioda, namun yang membedakannya adalah jumlah dioda yang digunakan dan mengkonfigurasi rangkaiannya.

Penyearah Setengah Gelombang (Penyearah Setengah Gelombang)

Penyearah setengah gelombang atau setengah gelombang merupakan penyearah rangkaian yang paling sederhana, penyearah setengah gelombang yang dibangun dengan hanya menggunakan sebuah dioda. Berikut ini adalah contoh rangkaian penyearah setengah gelombang:

Kita tahu bahwa arus bolak balik memiliki gelombang dua sisi, yaitu bagian sisi positif dan sisi negatif. Oleh karena itu adalah gelombang bolak-balik (AC). Bentuk gelombang seperti ini hanya bisa terlihat melalui alat ukur osiloskop.

Ketika arus bolak-balik melewati sebuah dioda, maka dioda akan bersifat sebagai bias maju atau bias maju. Maka dioda akan memfilter bagian negatif dari gelombang sehingga dioda hanya akan melewatkan bagian positif dari gelombangnya saja.

Jika dioda dirangkai secara bias mundur atau bias terbalik, maka dioda akan memfilter bagian positif gelombang, sehingga yang diloloskan hanya bagian negatifnya saja. Berarti kebalikan dari dioda yang dirangkai secara bias maju.

Untuk rangkaian power supply konvensional yang menggunakan trafo, rangkaian penyearah setengah gelombang ini sudah jarang digunakan karena memiliki sifat penyearahan yang tidak sempurna, jika dipaksakan, maka akan timbul dengung (bersenandung) dari arus AC PLN 50-60Hz pada beban, terutama pada penguat perangkat.

Namun demikian rangkaian penyearah setengah gelombang ini banyak dipakai pada rangkaian catu daya SMPS atau beralih yang memiliki frekuensi di atas 1Khz.

Penyearah Gelombang Penuh dengan Center Tap

Penyearah gelombang penuh merupakan teknik penyearahan yang disempurnakan dari rangkaian penyearah setengah gelombang. Jika pada rangkaian setengah gelombang, pada bagian puncak positifnya ada yang kosong, nah pada rangkaian gelombang penuh ini, bagian puncak positif yang hilang tersebut akan terisi.

Penyearah gelombang penuh ini juga merupakan gabungan dari dua penyearah gelombang. Untuk dapat melakukan hal tersebut diperlukan sebuah trafo yang memiliki keran tengah (CT), yakni input AC yang disearahkan memiliki perbedaan fasa sebesar 180 derajat.

Dari rangkaian penyarah diatas terlihat bahwa terdapat dua masukan pada dua dioda dengan fasa yang berbeda. Ketika dioda yang pertama bekerja sebagai forward bias, maka bagian negatif pada output akan menghilang sehingga terlihat adalah bagian dari puncak positifnya saja seperti pada rangkaian penyearah gelombang.

Pada saat dioda yang kedua dipasangkan dengan konfigurasi yang sama dengan dioda yang pertama (bias maju), maka bagian gelombang negatif dioda kedua juga akan dihilangkan sehingga hanya bagian gelombang positif yang dilewatkan. Karena pada dioda yang kedua ini berbeda fasa dengan dioda yang pertama, maka bentuk gelombang yang dihasilkan akan seperti pada rangkaian diatas.

sistem penyearahan, rangkaian penyearahan gelombang penuh dengan keran tengah (CT) jauh lebih baik dibandingkan dengan rangkaian penyearah setengah gelombang.

Penyearah Gelombang Penuh dengan Dioda Jembatan (Bridge Rectifier)

Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan merupakan pendekatan lain yang berbeda dengan penyearah gelombang penuh dengan dua buah dioda. Pada penyearahan dengan sistem jembatan ini menggunakan 4 buah dioda yang menghasilkan dua output negatif dan positif.

beberapa kelebihan dari rangkaian penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan ini adalah tidak memerlukan trafo dengan keran tengah (CT). Selain itu penyearah menjadi lebih baik karena menggunakan empat buah dioda.

Pada saat arus AC masuk pada pertemuan salah satu dioda yang dipasang di jembatan, maka dioda akan mengalirkan arus dengan dua cabang. Pada cabang pertama, arus melalui dua buah dioda dengan bias maju dan bias terbalik. Keluaran dari dioda dengan bias maju akan menghasilkan arus positifsedangkan output dari dioda dengan bias terbalik akan menghasilkan arus negatif.

Pentingnya Filter Kapasitor pada rangkaian penyearah

Bentuk sinyal dari arus keluaran penyearah gelombang penuh jembatan akan sama dengan penyearah gelombang penuh dua dioda. Namun perlu diketahui bahwa semua keluaran masih terdapat banyak tegangan riak atau riak akibat masih adanya gelombang AC yang masih berbentuk sinus (bagian puncak positif). Sedangkan bentuk gelombang DC murni seperti baterai adalah berbentuk garis lurus.

Untuk mengurangi riak yang terjadi dari adanya arus AC, maka diperlukan sebuah filter masih elektrolit (Elko) untuk menyaring dan menekan tegangan riak agar output DC yang dihasilkan semakin baik.

Dari gambar diatas terlihat jelas bahwa perbedaan bentuk gelombang sebelum menggunakan filter kapaitor dan sebelum menggunakan filter motor. Bantuk sebelum menggunakan filter olahraga agar terlihat rata, namun masih ada tegangan riak, dan belum benar-benar lurus seperti tegangan DC murni (baterai).

Semakin besar nilai maka tegangan riak akan semakin kecil. Namun demikian agar rangkaian catu daya dapat optimal dan bebas dengung, diperlukan rangkaian tambahan seperti regulator tegangan yang akan menyaring tegangan DC semakin bersih.