Bengkeltv.id – Pengertian Rectifier (Penyearah Gelombang) : Fungsi Serta Cara Kerjanya. Dalam era digital saat ini, istilah-istilah teknis seperti ‘rectifier’ atau ‘penyearah gelombang’ seringkali muncul, tetapi tak jarang banyak orang yang merasa asing mendengarnya. Dalam ilmu elektronika, rectifier atau penyearah gelombang memiliki peran yang sangat penting dan tak bisa diabaikan.
Namun, apakah sebenarnya pengertian rectifier itu sendiri? Artikel ini akan membantu Kalian memahami lebih dalam tentang penyearah gelombang, mulai dari definisi, prinsip kerja, hingga aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Mari kita mulai pembahasan dengan memahami mengenai Pengertian Rectifier (Penyearah Gelombang).
Pengertian Rectifier
Pengertian Rectifier (Penyearah Gelombang) adalah suatu rangkaian yang berperan dalam mengubah sinyal bolak-balik (AC) menjadi sinyal searah (DC). Dalam rangkaian ini, komponen utama yang digunakan adalah Dioda, yang terdiri dari dua kaki, yaitu Anoda (+) dan Katoda (-).
Dioda merupakan komponen aktif yang memiliki kemampuan untuk menghantarkan arus yang masuk ke anoda dan mencegah arus dari katoda. Dioda ini dianggap sebagai semikonduktor yang paling sederhana karena cara kerjanya hanya terbagi menjadi dua, yaitu forward biased dan reverse biased.
Ketika diatur sebagai forward biased, dioda akan memungkinkan arus searah (DC) mengalir. Namun, ketika diatur sebagai reverse biased, dioda akan mencegah arus searah (DC) untuk mengalir. Untuk memperjelasnya, mohon lihat gambar di bawah ini:
Fungsi Rectifier
Fungsi utama rectifier adalah mengubah arus atau tegangan bolak balik (AC) menjadi arus atau tegangan searah (DC). Namun, selain itu, rectifier memiliki banyak fungsi atau kegunaan lain yang sangat penting. Rectifier digunakan pada hampir semua peralatan elektronik, terutama yang membutuhkan arus DC selain dari baterai.
Dalam hubungannya dengan fungsi rectifier, hal penting yang perlu diketahui adalah bahwa arus listrik yang diberikan oleh PLN adalah arus listrik berjenis bolak-balik (AC). Oleh karena itu, untuk menggunakan perangkat elektronik yang membutuhkan tegangan DC, arus yang masuk ke rangkaian masih harus diubah dari AC menjadi DC.
Secara keseluruhan, fungsi utama rectifier adalah mengkonversi arus listrik AC (bolak-balik) menjadi arus DC (searah). Ini adalah fungsi utama rectifier yang paling penting.
Cara Kerja Rectifier (Dioda Penyearah)
Setelah memahami definisi Rectifier atau Penyearah Gelombang, kita akan membahas prinsip kerja dari penyearah gelombang (dioda penyearah), yang berlandaskan pada karakteristik unidireksional atau satu arah dioda. Ketika dioda diintegrasikan dalam suatu rangkaian, arus hanya dapat melalui dioda dalam satu arah yang spesifik.
Ketika dioda penyearah dipakai dalam rangkaian catu daya atau power supply, dioda ini berfungsi mengkonversi arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC).
Pada dasarnya, dioda hanya akan mengizinkan aliran arus listrik pada setengah gelombang dari sinyal AC, sementara setengah gelombang lainnya akan dicegah.
Proses penyearahan ini sangat penting saat kita membutuhkan tegangan DC dari sumber tegangan AC, misalnya pada sistem listrik domestik.
Sebagai contoh, sumber listrik yang kita dapatkan dari PLN memiliki tegangan AC sebesar 220V. Di dalam perangkat elektronik seperti televisi, pemutar DVD, radio, pengisi daya ponsel, dan lain-lain, dioda penyearah digunakan untuk mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC yang dibutuhkan oleh komponen-komponen tersebut.
Saat arus AC melewati dioda penyearah, dioda hanya akan membiarkan setengah gelombang positif atau setengah gelombang negatif, tergantung pada tipe penyearah yang dipakai (setengah gelombang atau gelombang penuh).
Dioda akan menahan arus pada setengah gelombang yang tidak diperbolehkan, sehingga hanya sinyal DC yang tersisa.
Jenis Rectifier dan Cara Kerjanya
Secara mendasar, Rectifier atau Penyearah Gelombang dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu Half Wave Rectifier (Penyearah Setengah Gelombang) dan Full Wave Rectifier (Penyearah Gelombang Penuh).
1. Half Wave Rectifier (Penyearah Setengah Gelombang)
Half Wave Rectifier atau Penyearah Setengah Gelombang adalah jenis penyearah yang paling sederhana karena hanya menggunakan satu dioda untuk menghalangi sisi negatif dari gelombang AC dari sumber daya listrik dan melewati sisi positifnya.
Secara prinsip, arus AC terdiri dari dua sisi gelombang, yaitu sisi positif dan sisi negatif yang bergantian. Sisi positif gelombang AC yang masuk ke dioda akan membuat dioda berada dalam keadaan bias maju (Forward Bias), sehingga sinyal tersebut dapat dilewatkan. Sementara itu, sisi negatif gelombang arus AC yang masuk akan menyebabkan dioda dalam keadaan bias terbalik (Reverse Bias), sehingga menghambat sinyal negatif tersebut.
2. Full Wave Rectifier (Penyearah Gelombang Penuh)
Terdapat dua metode untuk membentuk Penyearah Gelombang Penuh atau Full Wave Rectifier. Kedua metode tersebut menggunakan dioda sebagai komponen penyearahnya, namun dengan jumlah dioda yang berbeda. Metode pertama menggunakan 2 dioda, sedangkan metode kedua menggunakan 4 dioda.
Penyearah Gelombang Penuh dengan 2 dioda membutuhkan penggunaan Transformer CT (center-tapped) sedangkan Penyearah 4 dioda tidak memerlukan penggunaan Transformer CT. Penyearah 4 dioda sering juga disebut sebagai Full Wave Bridge Rectifier.
a. Penyearah Gelombang Penuh 2 Dioda
Seperti yang telah kita bahas sebelumnya, penyearah gelombang penuh menggunakan dua dioda membutuhkan sebuah transformator khusus yang dikenal sebagai transformator CT (Centre Tapped). Transformator CT ini menghasilkan output tegangan dengan perbedaan fasa sebesar 180° melalui dua terminal output sekundernya. Hal ini bisa terlihat pada gambar berikut:
Saat terminal pertama dari output transformator CT menyampaikan sinyal positif ke D1, terminal kedua dari transformator CT secara bersamaan akan menyampaikan sinyal negatif yang memiliki perbedaan fasa sebesar 180° dengan terminal pertama.
D1, yang mendapatkan sinyal positif, akan berada dalam keadaan bias maju (forward bias), memungkinkan bagian sinyal positif untuk melewatinya, sementara D2, yang mendapatkan sinyal negatif, akan berada dalam keadaan bias terbalik (reverse bias), yang menghalangi bagian sinyal negatif.
Namun, ketika gelombang AC pada terminal pertama berubah menjadi sinyal negatif, D1 akan berada dalam keadaan bias terbalik dan menghentikan sinyal tersebut.
Terminal kedua, yang memiliki perbedaan fasa 180°, akan berubah menjadi sinyal positif, dan oleh karenanya D2 akan berubah menjadi keadaan bias maju, memungkinkan bagian sinyal positif untuk melewatinya.
b. Penyearah Gelombang Penuh 4 Dioda (Bridge Rectifier)
Penyearah gelombang penuh dengan empat dioda adalah jenis penyearah yang sering ditemui dalam rangkaian sumber daya atau power supply, dikarenakan kinerjanya yang lebih unggul dibandingkan jenis penyearah lainnya.
Dikenal juga sebagai penyearah jembatan atau ‘bridge rectifier’, penyearah gelombang penuh ini memanfaatkan empat dioda dalam kerjanya.
Melihat gambar di atas, bila transformator menghasilkan output dengan bagian sinyal positif, D1 dan D2 akan masuk dalam kondisi bias maju, yang memungkinkan sinyal positif melewatinya, sementara D3 dan D4 akan menahan sinyal bagian negatif.
Selanjutnya, ketika output transformator beralih menjadi bagian sinyal negatif, D3 dan D4 berubah ke dalam kondisi bias maju, membiarkan sinyal bagian positif melewatinya, sementara D1 dan D2 akan menahan sinyal negatif.
3. Penyearah Gelombang yang dilengkapi dengan Kapasitor
Tegangan hasil penyearahan belum sepenuhnya stabil, mirip dengan tegangan DC pada umumnya. Hal ini disebabkan oleh adanya ‘ripple’ atau variasi minor dalam tegangan output yang terbentuk selama proses penyearahan gelombang AC.
Untuk meredam fenomena ini, kapasitor biasanya digunakan sebagai filter untuk mengurangi ‘ripple’. Jenis kapasitor yang umum digunakan dalam rangkaian ini adalah kapasitor ELCO (Electrolyte Capacitor).
Kapasitor ELCO memiliki karakteristik yang sangat sesuai untuk aplikasi dalam penyearah gelombang penuh. Kapasitor ini berfungsi untuk menyimpan muatan listrik dan meratakan tegangan output dengan menyerap variasi kecil yang muncul.
Dengan kehadiran kapasitor, ‘ripple’ pada tegangan output dapat diminimalkan, sehingga tegangan yang dihasilkan menjadi lebih stabil dan lebih mendekati tegangan DC yang diharapkan.
Rangkaian Rectifier
Dari rangkaian contoh di atas, kita bisa melihat bahwa pada setengah siklus AC pertama, D2 dan D4 berfungsi dalam keadaan bias maju.
Dioda D2 memiliki tegangan positif di anodanya, sementara dioda D4 memiliki tegangan negatif di katodanya. Oleh karena itu, kedua dioda ini bekerja secara kolaboratif untuk mengalirkan setengah sinyal pertama.
Pada setengah siklus AC kedua, D1 dan D3 juga beroperasi dalam kondisi bias maju. Tegangan positif berada di anoda D1, sementara tegangan negatif berada di katoda D3.
Pada banyak sistem listrik rumah, tegangan biasanya berayun antara positif dan negatif dalam siklus yang berulang sebanyak 60 kali per detik.
Dengan menempatkan dioda dalam rangkaian seri dengan tegangan AC, bagian negatif dari siklus tegangan dapat dihilangkan, sehingga hanya tegangan listrik positif yang diperoleh.
Penutup
Secara keseluruhan, rectifier atau penyearah gelombang memainkan peran yang sangat penting dalam dunia elektronika dan sistem listrik, mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah agar sesuai dengan kebutuhan banyak perangkat dan aplikasi. Pengertian rectifier ini mencakup berbagai tipe dan metode, termasuk penyearah setengah gelombang, penyearah gelombang penuh, dan penyearah penyearah jembatan. Meski memiliki prinsip kerja yang sama, masing-masing tipe memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri.
Pengetahuan tentang rectifier tidak hanya penting bagi para profesional di bidang elektronika dan teknik listrik, namun juga bagi setiap orang yang ingin memahami lebih dalam tentang bagaimana sebagian besar perangkat elektronik di sekeliling kita bekerja. Semoga dengan penjelasan yang telah disampaikan dalam artikel ini dari bengkeltv.id, Kalian dapat memahami Pengertian Rectifier (Penyearah Gelombang) dengan lebih baik. Selamat belajar dan teruslah bereksplorasi dalam dunia elektronika!
