Single Phase Uncontrolled Full-Wave Rectifier

Penyearah gelombang penuh dengan trafo CT 

Salah satu jenis penyearah gelombang penuh yaitu bisa hanya dengan menggunakan dua diode, namun dengan menggunakan trafo yang memiliki Center Tap (CT). Gambar 1 menunjukkan skema penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda dan bentuk gelombang outputnya pada beban R murni.

(a) Selama positive half-cycles, D1 adalah forward-biased dan D2 adalah reverse biased

(b) Selama negative half-cycles, D2 adalah forward-biased dan D1 adalah reverse biased

Gambar 1. Proses penyearahan gelombang penuh dengan trafo CT 

Gambar 1 menggambarkan proses terjadinya output gelombang penuh yang diasumsikan ideal dari hasil penyearah dioda dengan menggunakan trafo center tapped (CT). Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa ketika tegangan input sinusoidal (Vin) setengah gelombang positif arus akan mengalir dari CT trafo melalui D1 ke beban RL karena di bias forward, sedangkan D2 akan open karena dibias reverse. Arus ini akan menghasilkan tegangan dengan bentuk gelombang yang sama pada beban RL seperti halnya dengan setengah gelombang positif pada tegangan input (Vin).

Ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang negatip, maka dioda D2 dibias forward dan dioda D1 dibias reverse, sehingga arus akan mengalir dari CT trafo melalui D2 ke beban RL, sedangkan D1 akan open karena dibias reverse. Arus ini akan menghasilkan tegangan yang mempunyai bentuk setengah gelombang positif pada beban RL. Demikian seterusnya, sehingga membentuk deretan gelombang penuh (full-wave). 

Penyearah gelombang penuh metoda bridge 

(a) Selama positive half-cycles dari input, D1 dan D2 adalah forward-biased dan conduct current. D3 dan D4 adalah reverse-biased

(b) Selama negative half-cycles dari input, D3 dan D4 adalah forward-biased dan conduct current. D1 dan D2 adalah reverse-biased

Gambar 2. Proses penyearahan gelombang penuh metoda bridge 

Gambar 2 menggambarkan proses terjadinya output gelombang penuh hasil dari penyearahan dioda yang diasumsikan ideal dengan metode bridge. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang positif, arus akan mengalir ke beban RL melalui D1 dan D2 karena dibias forward, sedangkan  dioda D3 dan D4 akan open karena dibias reverse. Arus ini akan menghasilkan tegangan dengan bentuk gelombang yang sama pada beban RL seperti halnya dengan setengah gelombang positif pada tegangan input (Vin).

Ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang negatip, maka dioda D3 dan D4 dibias forward, sedangkan dioda D1 dan D2 dibias reverse, sehingga arus mengalir ke beban RL melalui D3 dan D4. Arus ini akan menghasilkan tegangan yang mempunyai bentuk setengah gelombang positif pada beban RL. Demikian seterusnya, sehingga membentuk deretan gelombang penuh (full-wave). 

Nilai rata-rata (average value) atau nilai DC dari penyearahan gelombang penuh (FW)

Nilai rata-rata dari output penyearahan tegangan gelombang penuh adalah nilai yang didapat dari hasil pengukuran dengan menggunakan voltmeter DC.

Nilai rata-rata dari penyearahan gelombang penuh (FW) sama dengan dua kali nilai rata-rata dari penyearahan setengah gelombang (HW).

Vrata-rata (FW) = 2 x Vrata-rata (HW) = 2Vp/ℼ

Nilai effektif (rms) dari tegangan ripple penyearahan gelombang penuh (FW)

Bentuk gelombang yang didapat dari hasil penyearahan gelombang penuh sinusoida merupakan gelombang yang mempunyai komponen DC dan AC, yang dapat dituliskan sebagai berikut: 

V = Vdc + Vac

Sehingga nilai effektif (rms) dari komponen AC adalah: 

Vr(rms) = √((1/2ℼ)(₀∫^2ℼ(v²ac)d𝛳))
              =  √((1/2ℼ)(₀∫^2ℼ(v-Vdc)²)d𝛳))
              = √((1/2ℼ)(₀∫^2ℼ(v²-2vVdc+V²dc)d𝛳))

Vr(rms) = √(V²(rms)-2V²dc+V²dc)
              = √(V²(rms)-V²dc)

Dimana V(rms) adalah nilai rms dari total tegangan. Untuk sinyal hasil penyearahan gelombang penuh sinusoida adalah: 

Vr(rms) = √((Vp/√2)²-(2Vp/ℼ)²)
              = Vp √((1/2)-(4/ℼ²))
              = 0.308 Vp

Faktor ripple (r) untuk penyearahan gelombang penuh (FW) 

Faktor ripple adalah suatu indikasi ke-efektifan suatu filter yang didefinisikan: 

r = tegangan ripple (rms) / tegangan dc
   = (Vr(rms) / Vdc) x 100%

Prosentase ripple untuk sinyal penyearahan gelombang penuh (FW) dapat dihitung dengan persamaan berikut: 

r = (Vr(rms) / Vdc) x 100%
   = (0.308 Vp / 0.636 Vp) x 100%
   = 48%

Share this post