Apa itu Penyearah Jembatan: Diagram Sirkuit & Cara Kerjanya

Apa itu Penyearah Jembatan: Diagram Sirkuit & Cara Kerjanya

Rangkaian penyearah digunakan untuk mengubah AC (Arus Bolak-balik) menjadi DC (Arus Searah). Penyearah terutama diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu penyearah setengah gelombang, gelombang penuh, dan jembatan. Fungsi utama semua penyearah ini sama dengan konversi arus tetapi tidak secara efisien mengubah arus dari AC ke DC. Penyearah gelombang penuh yang diketuk tengah serta penyearah jembatan dikonversi secara efisien. Sirkuit penyearah jembatan adalah bagian umum dari catu daya elektronik. Banyak sirkuit elektronik membutuhkan DC yang diperbaiki Sumber Daya listrik untuk menyalakan berbagai komponen dasar elektronik dari suplai listrik AC yang tersedia. Kita dapat menemukan penyearah ini dalam berbagai macam elektronik Perangkat daya AC seperti peralatan rumah tangga , pengontrol motor, proses modulasi, aplikasi pengelasan, dll. Artikel ini membahas gambaran umum penyearah jembatan dan cara kerjanya.



Apa itu Bridge Rectifier?

Penyearah jembatan adalah pengubah Arus Bolak-balik (AC) ke Arus Searah (DC) yang memperbaiki masukan AC utama ke keluaran DC. Penyearah Jembatan banyak digunakan dalam catu daya yang menyediakan tegangan DC yang diperlukan untuk komponen atau perangkat elektronik. Mereka dapat dibangun dengan empat atau lebih dioda atau sakelar solid-state terkontrol lainnya.


Penyearah Jembatan

Penyearah Jembatan





Bergantung pada kebutuhan arus beban, penyearah jembatan yang tepat dipilih. Peringkat dan spesifikasi komponen, tegangan tembus, rentang suhu, peringkat arus transien, peringkat arus maju, persyaratan pemasangan, dan pertimbangan lainnya diperhitungkan saat memilih catu daya penyearah untuk aplikasi rangkaian elektronik yang sesuai.

Konstruksi

Konstruksi penyearah jembatan ditunjukkan di bawah ini. Rangkaian ini dapat dirancang dengan empat dioda yaitu D1, D2, D3 & D4 beserta resistor beban (RL). Sambungan dioda ini dapat dilakukan dalam pola loop tertutup untuk mengubah AC (arus bolak-balik) menjadi DC (Arus Searah) secara efisien. Manfaat utama dari desain ini adalah kurangnya trafo center-tap yang eksklusif. Jadi, ukuran dan biayanya akan dikurangi.



Setelah sinyal input diterapkan di dua terminal seperti A & B, maka sinyal DC output daya dapat dicapai melalui RL. Disini resistor beban dihubungkan diantara dua terminal seperti C & D. Pengaturan dua dioda dapat dibuat sedemikian rupa sehingga listrik akan dihantarkan oleh dua dioda sepanjang setiap setengah siklus. Pasangan dioda seperti D1 & D3 akan menghantarkan arus listrik selama setengah siklus positif. Demikian pula, dioda D2 & D4 akan menghantarkan arus listrik selama setengah siklus negatif.

Diagram Sirkuit Penyearah Jembatan

Keuntungan utama penyearah jembatan adalah menghasilkan tegangan keluaran hampir dua kali lipat seperti halnya penyearah gelombang penuh menggunakan transformator yang disadap tengah. Namun rangkaian ini tidak membutuhkan trafo center tap sehingga menyerupai penyearah berbiaya rendah.


Diagram rangkaian penyearah jembatan terdiri dari berbagai tahapan perangkat seperti trafo, Jembatan Dioda, penyaringan, dan regulator. Umumnya, semua kombinasi blok ini disebut a mengatur catu daya DC yang menggerakkan berbagai peralatan elektronik.

Rangkaian tahap pertama adalah trafo yang merupakan tipe step-down yang mengubah amplitudo tegangan input. Sebagian besar proyek elektronik gunakan trafo 230 / 12V untuk menurunkan suplai utama AC 230V ke suplai AC 12V.

Diagram Sirkuit Penyearah Jembatan

Diagram Sirkuit Penyearah Jembatan

Tahap selanjutnya adalah penyearah jembatan dioda yang menggunakan empat atau lebih dioda tergantung pada jenis penyearah jembatan. Memilih dioda tertentu atau perangkat switching lain untuk penyearah yang sesuai memerlukan beberapa pertimbangan perangkat seperti Peak Inverse Voltage (PIV), arus maju If, peringkat tegangan, dll. Bertanggung jawab untuk menghasilkan arus searah atau DC pada beban dengan melakukan satu set dioda untuk setiap setengah siklus sinyal input.

Karena keluaran setelah penyearah jembatan dioda bersifat berdenyut, dan untuk memproduksinya sebagai DC murni, diperlukan penyaringan. Pemfilteran biasanya dilakukan dengan satu atau lebih kapasitor terpasang beban, seperti yang dapat Anda amati pada gambar di bawah ini dimana pemulusan gelombang dilakukan. Peringkat kapasitor ini juga tergantung pada tegangan keluaran.

Tahap terakhir dari suplai DC yang diatur ini adalah pengatur tegangan yang menjaga tegangan output ke level yang konstan. Misalkan mikrokontroler bekerja pada 5V DC, tetapi output setelah penyearah jembatan sekitar 16V, jadi untuk mengurangi tegangan ini, dan untuk mempertahankan level yang konstan - tidak peduli perubahan tegangan di sisi input - pengatur tegangan diperlukan.

Operasi Penyearah Jembatan

Seperti yang telah kita bahas di atas, penyearah jembatan fase tunggal terdiri dari empat dioda dan konfigurasi ini dihubungkan melintasi beban. Untuk memahami prinsip kerja penyearah jembatan, kita harus mempertimbangkan rangkaian di bawah ini untuk tujuan demonstrasi.

Selama setengah siklus positif dari input gelombang dioda AC, D1 dan D2 bias maju dan D3 dan D4 bias balik. Saat tegangan, lebih dari tingkat ambang dioda D1 dan D2, mulai berjalan - arus beban mulai mengalir melaluinya, seperti yang ditunjukkan pada jalur garis merah pada diagram di bawah ini.

Operasi Sirkuit

Operasi Sirkuit

Selama setengah siklus negatif dari bentuk gelombang input AC, dioda D3 dan D4 dibiaskan ke depan, dan D1 dan D2 dibiaskan terbalik. Arus beban mulai mengalir melalui dioda D3 dan D4 ketika dioda ini mulai mengalir seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Kita dapat mengamati bahwa pada kedua kasus tersebut, arah arus beban adalah sama, yaitu naik ke bawah seperti yang ditunjukkan pada gambar - jadi searah, yang artinya arus DC. Jadi, dengan menggunakan penyearah jembatan, arus AC input diubah menjadi arus DC. Output pada beban dengan penyearah gelombang jembatan ini berdenyut di alam, tetapi menghasilkan DC murni membutuhkan filter tambahan seperti kapasitor. Operasi yang sama berlaku untuk penyearah jembatan yang berbeda, tetapi dalam kasus penyearah terkontrol thyristor memicu diperlukan untuk mendorong arus ke beban.

Jenis Penyearah Jembatan

Penyearah pengantin diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis berdasarkan faktor-faktor berikut: jenis pasokan, kemampuan pengendalian, konfigurasi rangkaian pengantin, dll. Penyearah jembatan terutama diklasifikasikan menjadi penyearah tunggal dan tiga fasa. Kedua jenis ini selanjutnya diklasifikasikan menjadi penyearah yang tidak terkontrol, setengah terkontrol, dan terkontrol penuh. Beberapa jenis penyearah ini dijelaskan di bawah.

Penyearah Fase Tunggal dan Tiga Fase

Sifat pasokan, yaitu, pasokan satu fase atau tiga fase menentukan penyearah ini. Penyearah jembatan fase tunggal terdiri dari empat dioda untuk mengubah AC menjadi DC, sedangkan a penyearah tiga fase menggunakan enam dioda , seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ini dapat menjadi penyearah lagi yang tidak terkontrol atau terkontrol tergantung pada komponen rangkaian seperti dioda, thyristor, dan sebagainya.

Penyearah Fase Tunggal dan Tiga Fase

Penyearah Fase Tunggal dan Tiga Fase

Penyearah Jembatan yang Tidak Terkendali

Penyearah jembatan ini menggunakan dioda untuk memperbaiki input seperti yang ditunjukkan pada gambar. Karena dioda merupakan perangkat searah yang memungkinkan arus mengalir dalam satu arah saja. Dengan konfigurasi dioda pada penyearah ini, tidak memungkinkan daya bervariasi tergantung pada kebutuhan beban. Jadi jenis penyearah ini digunakan di catu daya konstan atau tetap .

Penyearah Jembatan yang Tidak Terkendali

Penyearah Jembatan yang Tidak Terkendali

Penyearah Jembatan Terkendali

Dalam jenis penyearah ini, Konverter atau penyearah AC / DC - Alih-alih dioda yang tidak terkontrol, perangkat solid-state terkontrol seperti SCR, MOSFET, IGBT, dll. Digunakan untuk memvariasikan daya keluaran pada tegangan yang berbeda. Dengan memicu perangkat ini pada berbagai saat, daya keluaran pada beban diubah dengan tepat.

Penyearah Jembatan Terkendali

Penyearah Jembatan Terkendali

IC Penyearah Jembatan

Penyearah jembatan seperti konfigurasi pin IC RB-156 dibahas di bawah ini.

Pin-1 (Fase / Garis): Ini adalah pin input AC, di mana sambungan kabel fase dapat dilakukan dari suplai AC menuju pin fase ini.

Pin-2 (Netral): Ini adalah pin Input AC dimana sambungan kabel netral dapat dilakukan dari suplai AC ke pin netral ini.

Pin-3 (Positif): Ini adalah pin keluaran DC dimana tegangan DC positif penyearah diperoleh dari pin positif ini

Pin-4 (Negatif / Ground): Ini adalah pin output DC dimana tegangan ground penyearah diperoleh dari pin negatif ini

Spesifikasi

Sub kategori penyearah Jembatan RB-15 ini berkisar dari RB15 hingga RB158. Dari penyearah ini, RB156 adalah yang paling sering digunakan. Spesifikasi penyearah jembatan RB-156 meliputi yang berikut ini.

  • Arus O / p DC adalah 1.5A
  • Tegangan balik puncak maksimum adalah 800V
  • Tegangan Output: (√2 × VRMS) - 2 Volt
  • Tegangan input maksimum adalah 560V
  • Penurunan tegangan untuk setiap jembatan adalah 1V @ 1A
  • Arus lonjakan adalah 50A

RB-156 ini paling sering digunakan penyearah jembatan kompak, berbiaya rendah dan satu fasa. IC ini memiliki tegangan AC i / p tertinggi seperti 560V sehingga dapat digunakan untuk suplai listrik 1 fasa di semua negara. Arus DC tertinggi penyearah ini adalah 1,5A. IC ini adalah pilihan terbaik dalam proyek untuk mengubah AC-DC dan menyediakan hingga 1,5A.

Karakteristik Penyearah Jembatan

Karakteristik penyearah jembatan meliputi yang berikut ini

  • Faktor Riak
  • Tegangan Terbalik Puncak (PIV)
  • Efisiensi

Faktor Riak

Pengukuran kehalusan sinyal DC keluaran menggunakan faktor disebut faktor riak. Di sini, sinyal DC yang halus dapat dianggap sebagai sinyal DC output daya termasuk beberapa riak sedangkan sinyal DC berdenyut tinggi dapat dianggap sebagai output daya termasuk riak tinggi. Secara matematis, ini dapat didefinisikan sebagai fraksi tegangan riak dan tegangan DC murni.

Untuk penyearah jembatan, faktor riak dapat diberikan sebagai

Γ = √ (Vrms2 / VDC) −1

Nilai faktor riak penyearah jembatan adalah 0,48

PIV (Tegangan Terbalik Puncak)

Tegangan invers puncak atau PIV dapat didefinisikan sebagai nilai tegangan tertinggi yang berasal dari dioda ketika dihubungkan dalam kondisi bias balik sepanjang setengah siklus negatif. Sirkuit jembatan mencakup empat dioda seperti D1, D2, D3 & D4.

Dalam setengah siklus positif, dua dioda seperti D1 & D3 berada dalam posisi konduksi sedangkan dioda D2 & D4 berada dalam posisi non-konduksi. Demikian juga, pada setengah siklus negatif, dioda seperti D2 & D4 berada pada posisi konduksi, sedangkan dioda seperti D1 & D3 berada pada posisi non-konduksi.

Efisiensi

Efisiensi penyearah terutama menentukan seberapa cakap penyearah mengubah AC (Arus Bolak-balik) menjadi DC (Arus Searah). Efisiensi penyearah dapat didefinisikan karena ini adalah rasio daya DC output daya dan daya AC i / p. Efisiensi maksimum penyearah jembatan adalah 81,2%.

η = DC o / p Daya / AC i / p Daya

Bentuk Gelombang Penyearah Jembatan

Dari diagram rangkaian penyearah jembatan, kita dapat menyimpulkan bahwa aliran arus melintasi resistor beban adalah sama sepanjang setengah siklus positif & negatif. Polaritas sinyal DC output daya dapat bernilai positif total atau sebaliknya negatif. Dalam hal ini, sangat positif. Ketika arah dioda dibalik maka tegangan DC negatif lengkap dapat dicapai.

Oleh karena itu, penyearah ini memungkinkan aliran arus melalui siklus positif maupun negatif dari sinyal AC i / p. Bentuk gelombang keluaran penyearah jembatan diilustrasikan di bawah ini.

Mengapa Disebut Bridge Rectifier?

Dibandingkan dengan penyearah lain, ini adalah jenis rangkaian penyearah yang paling efisien. Ini adalah jenis penyearah gelombang penuh, seperti namanya penyearah ini menggunakan empat dioda yang dihubungkan dalam bentuk jembatan. Jadi penyearah semacam ini dinamai penyearah jembatan.

Mengapa Kami Menggunakan 4 Dioda di Bridge Rectifier?

Dalam penyearah jembatan, empat dioda digunakan untuk merancang rangkaian yang memungkinkan penyearah gelombang penuh tanpa menggunakan transformator yang disadap tengah. Penyearah ini terutama digunakan untuk menyediakan penyearah gelombang penuh di sebagian besar aplikasi.

Pengaturan empat dioda dapat dilakukan dalam pengaturan loop tertutup untuk mengubah AC ke DC secara efisien. Manfaat utama dari susunan ini adalah tidak adanya trafo center-tap sehingga ukuran & biayanya akan berkurang.

Keuntungan

Keuntungan penyearah jembatan meliputi yang berikut ini.

  • Efisiensi rektifikasi dari penyearah gelombang penuh dua kali lipat dari penyearah setengah gelombang.
  • Tegangan keluaran yang lebih tinggi, daya keluaran yang lebih tinggi, dan Faktor Pemanfaatan Transformator yang lebih tinggi dalam kasus penyearah gelombang penuh.
  • Tegangan riak rendah dan frekuensi lebih tinggi, dalam kasus penyearah gelombang penuh, diperlukan rangkaian penyaringan sederhana
  • Tidak ada keran tengah yang diperlukan pada transformator sekunder sehingga dalam kasus penyearah jembatan, transformator yang dibutuhkan lebih sederhana. Jika meningkatkan atau menurunkan tegangan tidak diperlukan, transformator dapat dihilangkan.
  • Untuk keluaran daya tertentu, transformator daya dengan ukuran yang lebih kecil dapat digunakan dalam kasus penyearah jembatan karena arus pada belitan primer dan sekunder dari transformator suplai mengalir untuk seluruh siklus ac.
  • Efisiensi rektifikasi dua kali lipat dibandingkan dengan penyearah setengah gelombang
  • Ini menggunakan sirkuit filter sederhana untuk frekuensi tinggi dan tegangan riak rendah
  • TUF lebih tinggi dibandingkan dengan penyearah yang disadap tengah
  • Trafo center tap tidak diperlukan

Kekurangan

Kerugian dari penyearah jembatan meliputi yang berikut ini.

  • Ini membutuhkan empat dioda.
  • Penggunaan dua dioda tambahan menyebabkan penurunan tegangan tambahan sehingga menurunkan tegangan keluaran.
  • Penyearah ini membutuhkan empat dioda sehingga biaya penyearah menjadi tinggi.
  • Sirkuit tidak sesuai jika tegangan kecil perlu diperbaiki, karena, koneksi dua dioda dapat dilakukan secara seri & memberikan penurunan tegangan ganda karena resistansi bagian dalamnya.
  • Sirkuit ini sangat kompleks
  • Dibandingkan dengan penyearah tipe-tengah, penyearah jembatan memiliki lebih banyak kehilangan daya.

Aplikasi - Mengubah daya AC menjadi DC menggunakan Penyearah Jembatan

Catu daya DC yang diatur sering kali diperlukan untuk banyak aplikasi elektronik. Salah satu cara yang paling andal dan mudah adalah dengan mengubah catu daya listrik AC yang tersedia menjadi catu daya DC. Konversi sinyal AC menjadi sinyal DC ini dilakukan dengan menggunakan penyearah, yang merupakan sistem dioda. Ini bisa menjadi penyearah setengah gelombang yang memperbaiki hanya satu setengah dari sinyal AC atau penyearah gelombang penuh yang memperbaiki kedua siklus sinyal AC. Penyearah gelombang penuh dapat berupa penyearah pusat-tap yang terdiri dari dua dioda atau penyearah jembatan yang terdiri dari 4 dioda.

Di sini penyearah jembatan ditunjukkan. Susunannya terdiri dari 4 dioda yang disusun sedemikian rupa sehingga anoda dari dua dioda yang berdekatan dihubungkan untuk memberikan suplai positif ke keluaran dan katoda dari dua dioda yang berdekatan lainnya dihubungkan untuk memberikan suplai negatif ke keluaran. Anoda dan katoda dari dua dioda yang berdekatan lainnya terhubung ke positif dari suplai AC sedangkan anoda dan katoda dari dua dioda yang berdekatan lainnya terhubung ke negatif dari suplai AC. Jadi 4 dioda disusun dalam konfigurasi jembatan sedemikian rupa sehingga dalam setiap setengah siklus dua dioda alternatif melakukan menghasilkan tegangan DC dengan repels.

Rangkaian yang diberikan terdiri dari pengaturan penyearah jembatan yang keluaran DC tidak diaturnya diberikan ke kapasitor elektrolit melalui resistor pembatas arus. Tegangan di kapasitor dipantau menggunakan voltmeter dan terus meningkat saat kapasitor mengisi hingga batas tegangan tercapai. Ketika suatu beban dihubungkan melintasi kapasitor, kapasitor melepaskan untuk memberikan arus input yang diperlukan ke beban. Dalam hal ini, lampu dihubungkan sebagai beban.

Catu Daya DC Teratur

Catu daya DC yang diatur terdiri dari komponen berikut:

  • Trafo penurun tegangan untuk mengubah AC tegangan tinggi menjadi AC tegangan rendah.
  • Penyearah jembatan untuk mengubah AC menjadi DC yang berdenyut.
  • Sirkuit filter yang terdiri dari kapasitor untuk menghilangkan riak AC.
  • Sebuah regulator IC 7805 untuk mendapatkan tegangan DC yang diatur 5 V.

Trafo step-down mengubah suplai listrik AC 230V menjadi AC 12V. AC 12V ini diterapkan pada pengaturan penyearah jembatan sedemikian rupa sehingga dioda alternatif berjalan untuk setiap setengah siklus yang menghasilkan tegangan DC berdenyut yang terdiri dari riak AC. Kapasitor yang terhubung melintasi output memungkinkan sinyal AC melewatinya dan memblokir sinyal DC, sehingga bertindak sebagai filter high pass. Output melintasi kapasitor dengan demikian merupakan sinyal DC tersaring yang tidak diatur. Output ini dapat digunakan untuk mengemudi komponen listrik seperti relay, motor, dll. IC regulator 7805 dihubungkan ke output filter. Ini memberikan output 5V yang diatur secara konstan yang dapat digunakan untuk memberikan input ke banyak sirkuit elektronik dan perangkat seperti transistor, mikrokontroler, dll. Di sini 5V digunakan untuk membiaskan LED melalui resistor.

Ini semua tentang teori penyearah jembatan jenis, sirkuit, dan prinsip kerjanya. Kami berharap masalah sehat tentang topik ini akan membantu dalam membangun proyek elektronik atau kelistrikan siswa serta dalam mengamati berbagai alat atau perkakas elektronik. Terima kasih atas perhatian dan fokus Anda pada artikel ini. Dan oleh karena itu, mohon kirimkan surat kepada kami untuk memilih peringkat komponen yang diperlukan dalam penyearah jembatan ini untuk aplikasi Anda dan untuk panduan teknis lainnya.

Sekarang kami berharap Anda sudah mendapat gambaran tentang konsep penyearah jembatan dan aplikasinya jika ada pertanyaan lebih lanjut tentang topik ini atau konsep proyek listrik dan elektronik tinggalkan komentar di bagian bawah.

Kredit Foto: