Panduan Lengkap Penyearah Jembatan – Konstruksi, Cara Kerja, Keuntungan

Saat ini, sebagian besar perangkat listrik memiliki jembatan dioda semikonduktor sebagai transformator yang mengubah masukan AC dari sumber listrik menjadi keluaran DC yang memberi daya pada sirkuit dan komponennya. Komponen elektronik diskret ini umumnya disebut sebagai penyearah dan dapat ditemukan dalam berbagai hal, mulai dari pengendali motor dan peralatan rumah tangga hingga aplikasi pengelasan.

Apa itu Penyearah Jembatan

A penyearah jembatan mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah dan dapat digunakan dalam banyak aplikasi, seperti catu daya mode sakelar dan catu daya linier. Lebih jauh lagi, penyearah jembatan dapat ditemukan dalam perangkat seperti peralatan las listrik atau radio.

Rangkaian penyearah jembatan yang umum terdiri dari tegangan AC input, empat dioda, dan resistor beban yang terhubung ke terminal positif sinyal DC output. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, hal ini mengurangi tegangan output dengan mengurangi arus yang mengalir melalui setiap dioda seperti yang ditunjukkan.

Efisiensi maksimum penyearah jembatan ditentukan oleh rasio antara daya keluaran DC dan daya masukan AC. Nilainya dapat mencapai 81,2%, meskipun pada kenyataannya, angka ini cenderung jauh lebih rendah karena penurunan tegangan akibat arus yang mengalir melalui dioda.

Membangun Penyearah Jembatan

Penyearah gelombang penuh adalah konverter DC yang efisien yang menggunakan empat dioda dalam rangkaian jembatan untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Manfaat utama dari jenis rangkaian ini adalah tidak memerlukan transformator center-tapped yang mahal, sehingga mengurangi ukuran dan biayanya secara signifikan.

Ketika sinyal AC diterapkan ke penyearah jembatan, dioda D1 dan D3 menjadi bias maju, sedangkan dioda D2 dan D4 menjadi bias mundur. Hal ini menyebabkan arus beban mengalir melalui dioda D2 dan D3, yang menyebabkan resistansi RL pada resistor beban keluaran.

Pada setengah siklus negatif, dioda D2 dan D3 menjadi bias maju sementara C dan D4 menjadi bias mundur. Hal ini menyebabkan arus mengalir melalui dioda C dan D ke output RL.

Tegangan keluaran penyearah jembatan bersifat seperti pulsa, jadi untuk memperoleh pasokan DC yang lancar, kita harus menyaringnya dengan kapasitor. Kapasitor mengisi daya hingga tegangan yang diperbaiki mencapai puncaknya, lalu melepaskan daya ke sirkuit beban saat tegangannya turun untuk memperlancar bentuk gelombang perbaikan.

Jenis Penyearah Jembatan

Penyearah Jembatan adalah produk modul semikonduktor yang mengubah masukan AC menjadi keluaran DC, yang dapat digunakan untuk memberi daya pada perangkat. Penyearah jembatan umumnya ditemukan pada peralatan kantor dan barang-barang listrik.

1. Fase Tunggal

Penyearah Jembatan Fase Tunggal adalah rangkaian penyearah yang banyak digunakan dalam aplikasi seperti catu daya mode sakelar dan catu daya linier. Rangkaian ini menggunakan empat dioda (D1, D2, D3, dan D4) beserta resistor beban (RL) untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah secara efisien.

Proses penyearahan bergantung pada polaritas bentuk gelombang AC masukan. Ketika setengah siklus positif muncul dalam sinyal ini, dioda D1 dan D3 menjadi bias maju sementara dioda D2 dan D4 menjadi bias mundur. Akibatnya, arus mulai mengalir melalui jalur hubung singkat D3 dan D4..

2. Tiga Fase

Digunakan untuk mengubah tegangan AC tiga fase menjadi DC, perangkat ini terdiri dari enam dioda dan menyediakan solusi hemat biaya untuk memperbaiki catu daya AC menjadi DC tanpa memerlukan transformator center tap. 

Penyearah tiga fase menawarkan efisiensi penyearah yang lebih besar dibandingkan dengan penyearah fase tunggal, karena arus keluarannya lebih rendah dan lebih sedikit komponen AC yang diperlukan untuk keluaran dc.

Penyearah Jembatan tiga fase merupakan solusi populer untuk mengubah daya AC menjadi keluaran DC yang stabil, tetapi memerlukan penyerap panas yang mahal dan solusi pendinginan aktif, yang menambah ukuran dan kompleksitasnya.

3. Fase Variabel

Penyearah Jembatan Fase Variabel (VPBR) adalah konverter daya listrik yang mengubah tegangan masukan AC menjadi tegangan keluaran DC. Penyearah ini umumnya ditemukan dalam sistem yang beroperasi pada frekuensi tinggi, seperti pesawat terbang.

Rangkaian ini memiliki banyak aplikasi, seperti memberi daya pada motor, penggerak listrik, lampu, dan elektronik lainnya. Rangkaian penyearah arus pada perangkat ini biasanya dibuat menggunakan dioda.

Aplikasi Penyearah Jembatan

Penyearah jembatan memiliki banyak aplikasi dalam perangkat daya AC elektronik seperti peralatan rumah tangga, pengontrol motor, proses modulasi, dan proses pengelasan.

Penyearah jembatan adalah konfigurasi empat dioda yang efisien yang dirancang untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah secara efisien. Manfaat utama penggunaan penyearah jembatan adalah tidak diperlukannya transformator dengan sadapan pusat, sehingga mengurangi ukuran dan biaya perangkat.

Penyearah jembatan beroperasi dengan mengalirkan tegangan AC melaluinya pada setengah siklus positif dan negatif. Hal ini menyebabkan arus mengalir melintasi resistor beban RL dalam jumlah yang sama selama dua siklus ini, menghasilkan tegangan DC pada terminal D dan C.

Prinsip Kerja Penyearah Jembatan

Rangkaian penyearah jembatan terdiri dari empat dioda, D1, D2, D3, dan resistor beban RL yang dihubungkan antara terminal A dan B. Konfigurasi ini secara efektif mengubah sinyal AC (Arus Searah) tanpa memerlukan transformator terpusat eksklusif.

Ketika sinyal AC input diterapkan melalui penyearah jembatan, terminal A menjadi positif, dan terminal B menjadi negatif selama setengah siklus. Dengan demikian, dioda D1 dan D3 menjadi bias maju, sedangkan dioda D2 dan D4 menjadi bias mundur.

Pada setengah siklus positif dan negatif, jumlah arus yang sama mengalir melalui resistor beban RL. Oleh karena itu, terlepas dari arah mana sinyal AC diterapkan, sinyal DC keluaran selalu memiliki polaritas yang sama.

Keuntungan dan Kerugian Penyearah Jembatan

Penyearah jembatan adalah rangkaian yang mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Rangkaian ini terdiri dari empat dioda dan sebuah resistor beban.

• Efisiensi

Ia memberikan keluaran yang lebih halus dan lebih andal daripada penyearah setengah gelombang dan dapat digunakan dalam modulasi sinyal radio atau pengelasan listrik untuk menghasilkan tegangan DC terpolarisasi.

• Faktor Riak

Faktor riak, atau jumlah komponen AC yang ada dalam keluaran yang diperbaiki dari Penyearah Jembatan, harus dijaga serendah mungkin. Cara paling efisien untuk mengurangi angka ini adalah melalui penggunaan kapasitor filter yang menyaring bentuk gelombang non-sinusoidal.

• Tegangan Puncak Terbalik

Penyearah jembatan menghasilkan tegangan puncak terbalik dua kali lipat dari penyearah gelombang penuh dengan center tap, sehingga menghilangkan kebutuhan akan transformator center tap tambahan. Lebih jauh lagi, outputnya memiliki faktor penggunaan transformator yang lebih tinggi daripada penyearah gelombang penuh dengan center tap, sehingga lebih cocok untuk banyak aplikasi. Akan tetapi, sifatnya yang berdenyut dapat menimbulkan risiko pada peralatan elektronik yang sensitif.

• Biaya

Salah satu kelebihan dari jenis penyearah ini adalah tidak memerlukan transformator center-tapped, sehingga mengurangi biaya dan ukuran perangkat. Namun, jenis penyearah ini juga memiliki beberapa kelemahan. Misalnya, kehilangan daya dengan penyearah ini jauh lebih tinggi dibandingkan dengan penyearah setengah gelombang atau penyearah gelombang penuh center-tapped.

Produk listrik tegangan rendah TOSUNlux merupakan berbagai perangkat yang dirancang untuk digunakan dengan sumber daya tegangan rendah. Produk ini meliputi lampu, bel pintu, pembuka pintu garasi, dan banyak lagi – semuanya dirancang untuk membantu Anda menghemat tagihan listrik sekaligus meningkatkan daya tarik estetika rumah Anda.