Hampir semua peralatan elektronika yang ada di sekitar kita terutama yang berhubungan dengan listrik PLN pasti memiliki rangkaian power supply. Nah, dibagian power supply tersebut terdapat salah satu blok atau bagian yang disebut dengan rectifier. Peran rectifier ini sangat penting agar rangkaian dapat bekerja dengan stabil. Lalu apa sih rectifier itu?
Daftar isi
Pengertian Rectifier
Rectifier merupakan bagian dari rangkaian power supply atau catu daya yang berfungsi untuk mengubah arus AC menjadi arus DC. Istilah rectifier disebut juga dengan penyearah gelombang. Arti penyearah gelombang disini, fungsi rectifier 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 dahulu dari arus AC PLN menjadi arus DC yang memiliki tegangan jauh lebih kecil.
Berikut ini adalah diagram blok rangkaian power supply untuk melihat lebih jelas dimana posisi rectifier berada:
Dari diagram blok diatas terlihat jelas bahwa bagian rectifier terletak diantara trafo dan filter power supply. Artinya meskipun bagian rectifier ini berfungsi untuk menyearahkan arus AC, namun tidak serta-merta output rectifier dapat langsung digunakan, agar bisa menghasilkan arus listrik DC yang stabil diperlukan bagian-bagian tambahan pendukung seperti rangkaian filter, dan rangkaian regulator. Namun pada postingan kali ini akan difokuskan kepada bagian rectifier.
Kegunaan Rectifier
Kegunaan rectifier sangatlah banyak, bahkan bisa dikatakan hampir ada di seluruh perangkat elektronik yang membutuhkan arus DC selain dari sumber baterai. Antara lain, televisi, charger laptop dan charger smartphone. Namun disamping rectifier ini memiliki kegunaan yang sangat banyak, hanya satu fungsi dari rectifier, yaitu menyearahkan arus bolak-balik menjadi arus searah.
Jenis-jenis Rectifier
Rectifier atau rangkaian penyearah gelombang pada dasarnya terdiri dari tiga jenis, yaitu penyearah setengah gelombang (Half Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full Wave Rectifier). Semua rangkaian penyearah gelombang pada umumnya menggunakan komponen dioda, namun yang membedakannya adalah jumlah dioda yang digunakan dan konfigurasi rangkaiannya.
Baca juga:
Rangkaian Adaptor 1A untuk berbagai Proyek Elektronika
Rangkaian Catu Daya Tegangan Tetap dengan IC
Rangkaian Power Supply (Adaptor) dan Bagian-bagiannya
Cara Mengubah Power Supply Bekas PC menjadi Adaptor
Half Wave Rectifier (Penyearah Setengah Gelombang)
Penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier merupakan rangkaian rectifier yang paling sederhana, penyearah setengah gelombang 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 dinamakan 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 forward bias. Maka dioda akan memfilter bagian negatif gelombang sehingga dioda hanya akan melewatkan bagian positif gelombangnya saja.
Lalu jika dioda tersebut kita balik, apa yang akan terjadi?
Jika dioda dirangkai secara bias mundur atau reverse bias, maka dioda akan memfilter bagian positif gelombang, sehingga yang diloloskan hanya bagian negatifnya saja. Berarti kebalikan dari dioda yang dirangkai secara forward bias.
Untuk rangkaian power supply konvensional yang menggunakan trafo, rangkaian penyearah setengah gelombang ini sudah jarang dipakai karena memiliki sifat penyearahan yang tidak sempurna, jika dipaksakan, maka akan timbul dengung (humming) dari arus AC PLN 50-60Hz pada beban terutama pada perangkat amplifier.
Namun demikian rangkaian penyearah setengah gelombang ini banyak dipakai pada rangkaian power supply SMPS atau switching yang memiliki frekuensi diatas 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 centre tap (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 berfungsi sebagai forward bias, maka bagian negatif pada output akan menghilang sehingga yang diteruskan adalah bagian gelombang puncak positifnya saja seperti pada rangkaian penyearah gelombang.
Pada saat dioda yang kedua dipasangkan dengan konfigurasi yang sama dengan dioda yang pertama (forward bias), 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.
Secara sistem penyearahan, rangkaian penyearah gelombang penuh dengan center tap (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 center tap (CT). Selain itu penyearah menjadi lebih baik karena menggunakan empat buah dioda.
Pada saat arus AC masuk pada pertemuan salah satu dioda yang dipasang secara jembatan, maka dioda akan mengalirkan arus dengan dua cabang. Pada cabang pertama, arus dialirkan melalui dua buah dioda dengan forward bias dan reverse bias. Output dari dioda dengan forward bias akan menghasilkan arus positif, sedangkan output dari dioda dengan reverse bias akan menghasilkan arus negatif.
Pentingnya Filter Kapasitor pada rangkaian rectifier
Bentuk sinyal dari arus output penyearah gelombang penuh jembatan akan sama dengan penyearah gelombang penuh dua dioda. Namun perlu diketahui bahwa semua output masih terdapat banyak tegangan riak atau ripple 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 diakibatkan dari masih adanya arus AC, maka diperlukan sebuah filter kapasitor elektrolit (Elko) untuk menyaring dan menekan tegangan ripple agar output DC yang dihasilkan semakin baik.
Dari gambar diatas terlihat jelas bahwa perbedaan bentuk gelombang sebelum menggunakan filter kapaitor dan sesudah menggunakan filter kapasitor. Bantuk gelombang sesudah menggunakan filter kapasitor terlihat semakin rata, namun masih ada tegangan riak, dan belum benar-benar lurus seperti tegangan DC murni (baterai).
Semakin besar nilai kapasitor maka tegangan riak akan semakin kecil. Namun demikian agar rangkaian power supply dapat optimal dan bebas dengung, diperlukan rangkaian tambahan seperti regulator tegangan yang akan menyaring tegangan DC semakin bersih.
