Anda mungkin bertanya-tanya bagaimana saluran listrik mengirim arus listrik melintasi jarak jauh untuk tujuan yang berbeda. Dan ada berbagai "jenis" listrik. Listrik yang menggerakkan sistem kereta api listrik mungkin tidak sesuai untuk peralatan rumah tangga seperti telepon dan pesawat televisi. Penyearah membantu dengan mengubah antara berbagai jenis listrik ini.
Penyearah Jembatan dan Dioda Penyearah
Rectifier memungkinkan Anda mengubah arus bolak-balik (AC) ke arus searah (DC). AC adalah arus yang beralih antara mengalir mundur dan maju secara berkala sementara DC mengalir dalam satu arah. Mereka umumnya mengandalkan penyearah jembatan atau dioda penyearah.
Semua rectifier menggunakanpersimpangan P-N, perangkat semikonduktor yang membiarkan arus listrik mengalir hanya dalam satu arah dari pembentukan semikonduktor tipe-p dengan semikonduktor tipe-n. Sisi "p" memiliki kelebihan lubang (lokasi di mana tidak ada elektron) sehingga bermuatan positif. Sisi "n" bermuatan negatif dengan elektron di kulit terluarnya.
Banyak sirkuit dengan teknologi ini dibangun dengan apenyearah jembatan. Penyearah jembatan mengubah AC ke DC menggunakan sistem dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor baik dalam setengah gelombang metode yang menyearahkan satu arah sinyal AC atau metode gelombang penuh yang memperbaiki kedua arah input AC.
Semikonduktor adalah bahan yang mengalirkan arus karena terbuat dari logam seperti galium atau metaloid seperti silikon yang terkontaminasi dengan bahan seperti fosfor sebagai alat pengontrol arus. Anda dapat menggunakan penyearah jembatan untuk aplikasi yang berbeda untuk berbagai arus.
Penyearah jembatan juga memiliki keuntungan menghasilkan lebih banyak tegangan dan daya daripada penyearah lainnya. Terlepas dari manfaat ini, penyearah jembatan menderita karena harus menggunakan empat dioda dengan dioda ekstra dibandingkan dengan penyearah lainnya, menyebabkan penurunan tegangan yang menurunkan tegangan output.
Dioda Silikon dan Germanium
Para ilmuwan dan insinyur umumnya menggunakan silikon lebih sering daripada germanium dalam membuat dioda. Sambungan p-n silikon bekerja lebih efektif pada suhu yang lebih tinggi daripada sambungan germanium. Semikonduktor silikon membiarkan arus listrik mengalir lebih mudah dan dapat dibuat dengan biaya lebih rendah.
Dioda ini memanfaatkan sambungan p-n untuk mengubah AC ke DC sebagai semacam "saklar" listrik yang memungkinkan arus mengalir baik dalam arah maju atau mundur berdasarkan p-n junction arah. Dioda bias maju membiarkan arus terus mengalir sementara dioda bias mundur memblokirnya. Hal inilah yang menyebabkan dioda silikon memiliki tegangan maju sekitar 0,7 volt sehingga hanya mengalirkan arus jika lebih dari volt. Untuk dioda germanium, tegangan maju adalah 0,3 volt.
Terminal anoda dari baterai, elektroda atau sumber tegangan lain di mana oksidasi terjadi dalam suatu rangkaian, memasok lubang ke katoda dioda dalam membentuk sambungan p-n. Sebaliknya, katoda dari sumber tegangan, di mana reduksi terjadi, menyediakan elektron yang dikirim ke anoda dioda.
Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang
Anda dapat mempelajari caranyapenyearah setengah gelombangterhubung dalam sirkuit untuk memahami cara kerjanya. Penyearah setengah gelombang beralih antara bias maju dan bias mundur berdasarkan setengah siklus positif atau negatif dari gelombang AC input. Ini mengirimkan sinyal ini ke resistor beban sedemikian rupa sehingga arus yang mengalir melalui resistor sebanding dengan tegangan. Ini terjadi karena Hukum Ohm, yang mewakili teganganVsebagai produk dari arussayadan resistensiRdi
V=IR
Anda dapat mengukur tegangan melintasi resistor beban sebagai tegangan suplaiVs, yang sama dengan tegangan DC keluaranVdi luar. Resistansi yang terkait dengan tegangan ini juga tergantung pada dioda rangkaian itu sendiri. Kemudian, rangkaian penyearah beralih menjadi bias terbalik di mana dibutuhkan setengah siklus negatif dari sinyal AC input. Dalam hal ini, tidak ada arus yang mengalir melalui dioda atau rangkaian dan tegangan keluaran turun menjadi 0. Arus keluaran, maka, searah.
Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh
•••Syed Hussain Ather
Penyearah gelombang penuh, sebaliknya, menggunakan seluruh siklus (dengan setengah siklus positif dan negatif) dari sinyal AC input. Empat dioda dalam rangkaian penyearah gelombang penuh diatur sedemikian rupa sehingga, ketika input sinyal AC positif, arus mengalir melintasi dioda dariD1ke resistansi beban dan kembali ke sumber AC melaluiD2. Ketika sinyal AC negatif, arus mengambilD3-beban-D4jalan sebagai gantinya. Resistansi beban juga mengeluarkan tegangan DC dari penyearah gelombang penuh.
Nilai tegangan rata-rata penyearah gelombang penuh adalah dua kali dari penyearah setengah gelombang, dantegangan kuadrat rata-rata akar, metode pengukuran tegangan AC, dari penyearah gelombang penuh adalah √2 kali dari penyearah setengah gelombang.
Komponen dan Aplikasi Penyearah
Sebagian besar peralatan elektronik di rumah Anda menggunakan AC, tetapi beberapa perangkat seperti laptop mengubah arus ini menjadi DC sebelum menggunakannya. Sebagian besar laptop menggunakan jenis Switched Mode Power Supply (SMPS) yang memungkinkan output tegangan DC lebih banyak daya untuk ukuran, biaya, dan berat adaptor.
SMPS bekerja menggunakan penyearah, osilator dan filter yang mengontrol modulasi lebar pulsa (metode pengurangan kekuatan sinyal listrik), tegangan dan arus. Osilator adalah sumber sinyal AC dari mana Anda dapat menentukan amplitudo arus dan arah alirannya. Adaptor AC laptop kemudian menggunakan ini untuk menyambungkan ke sumber daya AC dan mengubah tegangan AC tinggi menjadi tegangan DC rendah, suatu bentuk yang dapat digunakan untuk memberi daya sendiri, selama pengisian daya.
Beberapa sistem penyearah juga menggunakan rangkaian pemulusan atau kapasitor yang memungkinkannya menghasilkan tegangan konstan, bukan tegangan yang berubah-ubah dari waktu ke waktu. Kapasitor elektrolit dari kapasitor smoothing dapat mencapai kapasitansi antara 10 hingga ribuan mikrofarad (µF). Lebih banyak kapasitansi diperlukan untuk tegangan input yang lebih besar.
Penyearah lain menggunakan transformator yang mengubah tegangan menggunakan semikonduktor berlapis empat yang dikenal sebagai:thyristordi samping dioda. SEBUAHpenyearah yang dikendalikan silikon, nama lain untuk thyristor, menggunakan katoda dan anoda yang dipisahkan oleh gerbang dan empat lapisannya untuk membuat dua sambungan p-n yang disusun satu di atas yang lain.
Penggunaan Sistem Penyearah
Jenis sistem penyearah bervariasi di seluruh aplikasi di mana Anda perlu mengubah tegangan atau arus. Selain aplikasi yang telah dibahas, penyearah digunakan dalam peralatan penyolderan, pengelasan listrik, sinyal radio AM, generator pulsa, pengganda tegangan, dan rangkaian catu daya.
Setrika solder yang digunakan untuk menghubungkan bagian-bagian rangkaian listrik bersama-sama menggunakan penyearah setengah gelombang untuk satu arah input AC. Teknik pengelasan listrik yang menggunakan rangkaian penyearah jembatan adalah kandidat ideal untuk menyediakan suplai tegangan DC terpolarisasi yang stabil.
Radio AM, yang memodulasi amplitudo, dapat menggunakan penyearah setengah gelombang untuk mendeteksi perubahan input sinyal listrik. Sirkuit pembangkit pulsa, yang menghasilkan pulsa persegi panjang untuk sirkuit digital menggunakan penyearah setengah gelombang untuk mengubah sinyal input.
Penyearah dalam rangkaian catu daya mengubah AC ke DC dari catu daya yang berbeda. Ini berguna karena DC umumnya dikirim melintasi jarak jauh sebelum diubah menjadi AC untuk listrik rumah tangga dan perangkat elektronik. Teknologi ini memanfaatkan penyearah jembatan yang dapat menangani perubahan tegangan.