Pada periode 1880-an itu sendiri, identifikasi dan keunikan penyearah dimulai. Kemajuan penyearah telah menemukan berbagai pendekatan dalam domain elektronika daya. Dioda awal yang digunakan dalam penyearah dirancang pada tahun 1883. Dengan evolusi dioda vakum yang dirintis pada hari-hari awal tahun 1900-an, terjadi keterbatasan pada penyearah. Sedangkan dengan modifikasi pada tabung busur merkuri, penggunaan penyearah diperluas hingga berbagai rentang megawatt. Dan satu jenis penyearah adalah penyearah setengah gelombang.

Peningkatan dioda vakum menunjukkan evolusi untuk tabung busur merkuri dan tabung busur merkuri ini disebut sebagai tabung penyearah. Dengan perkembangan penyearah, banyak bahan lain dipelopori. Jadi, ini adalah penjelasan singkat tentang bagaimana penyearah berevolusi dan bagaimana mereka berkembang. Mari kita memiliki penjelasan yang jelas dan rinci untuk mengetahui apa itu penyearah setengah gelombang, rangkaiannya, prinsip kerja, dan karakteristiknya.

“tabel konversi desimal ke biner ”

Apa itu Penyearah Gelombang Setengah?

Penyearah adalah perangkat elektronik yang mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC. Dengan kata lain, ini mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Penyearah digunakan di hampir semua perangkat elektronik. Sebagian besar digunakan untuk mengubah tegangan listrik menjadi tegangan DC di Sumber Daya listrik bagian. Dengan menggunakan suplai tegangan DC perangkat elektronik bekerja. Menurut periode konduksi, penyearah diklasifikasikan menjadi dua kategori: Penyearah Setengah Gelombang dan Penyearah Gelombang Penuh

Konstruksi

Jika dibandingkan dengan penyearah gelombang penuh, HWR adalah penyearah termudah untuk konstruksi. Hanya dengan satu dioda, pembangunan perangkat dapat dilakukan.

Konstruksi HWR

Penyearah setengah gelombang terdiri dari komponen di bawah ini:

Sumber arus bolak-balik
Resistor di bagian beban
Sebuah dioda
Trafo penurun

Sumber AC

Sumber arus ini memasok arus bolak-balik ke seluruh rangkaian. Arus AC ini umumnya direpresentasikan sebagai sinyal sinus.

Transformator Step-Down

Untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC, biasanya digunakan trafo. Karena trafo step-down digunakan di sini, ia menurunkan tegangan AC sedangkan ketika trafo step-up digunakan, ia meningkatkan tegangan AC dari level minimal ke level tinggi. Dalam HWR, sebagian besar trafo step-down digunakan karena tegangan yang dibutuhkan untuk dioda sangat minimal. Ketika trafo tidak digunakan, maka tegangan AC dalam jumlah besar akan menyebabkan kerusakan dioda. Sedangkan dalam beberapa situasi, trafo step-up juga dapat digunakan.

Pada perangkat step-down, belitan sekunder memiliki belokan minimal daripada belitan primer. Karena itu, transformator step-down menurunkan level tegangan dari belitan primer ke belitan sekunder.

Diode

Menggunakan dioda dalam penyearah setengah gelombang memungkinkan aliran arus hanya dalam satu arah sedangkan itu menghentikan aliran arus di jalur lain.

Penghambat

Ini adalah perangkat yang memblokir aliran arus listrik hanya ke level tertentu.

Ini adalah konstruksi penyearah setengah gelombang .

Cara Kerja Penyearah Setengah Gelombang

Selama setengah siklus positif, dioda berada dalam kondisi bias penerusan dan mengalirkan arus ke RL (Resistensi beban). Sebuah tegangan dikembangkan melintasi beban, yang sama dengan sinyal input AC dari setengah siklus positif.

Sebagai alternatif, selama setengah siklus negatif, dioda berada dalam kondisi bias balik dan tidak ada aliran arus yang melalui dioda. Hanya tegangan input AC yang muncul di seluruh beban dan itu adalah hasil bersih yang dimungkinkan selama setengah siklus positif. Tegangan keluaran menggetarkan tegangan DC.

Sirkuit Rectifier

Sirkuit fase tunggal atau sirkuit multi fase berada di bawah sirkuit penyearah . Untuk aplikasi domestik, sirkuit penyearah daya rendah fase tunggal digunakan dan aplikasi HVDC industri memerlukan penyearah tiga fase. Penerapan terpenting dari a Dioda persimpangan PN adalah perbaikan dan ini adalah proses mengubah AC ke DC.

Perbaikan Setengah Gelombang

Dalam penyearah setengah gelombang fase tunggal, baik setengah negatif atau positif dari aliran tegangan AC, sedangkan setengah lainnya dari tegangan AC diblokir. Oleh karena itu, keluaran hanya menerima setengah dari gelombang AC. Dioda tunggal diperlukan untuk penyearah setengah gelombang satu fasa dan tiga dioda untuk suplai tiga fase. Penyearah setengah gelombang menghasilkan lebih banyak konten riak daripada penyearah gelombang penuh dan untuk menghilangkan harmonik, diperlukan lebih banyak penyaringan.

Penyearah Setengah Gelombang Satu Fase

Untuk tegangan masukan sinusoidal, tegangan DC keluaran tanpa beban untuk penyearah setengah gelombang yang ideal adalah

Vrms = Vpeak / 2

Vdc = Vpeak / ᴨ

Dimana

Vdc, Vav - tegangan keluaran DC atau tegangan keluaran rata-rata
Vpeak - nilai puncak tegangan fasa masukan
Vrms - tegangan output dari nilai kuadrat rata-rata akar

Pengoperasian Penyearah Setengah Gelombang

Dioda PN junction bekerja hanya selama kondisi bias maju. Penyearah setengah gelombang menggunakan prinsip yang sama dengan dioda PN junction dan dengan demikian mengubah AC ke DC. Dalam rangkaian penyearah setengah gelombang, resistansi beban dihubungkan secara seri dengan dioda sambungan PN. Arus bolak-balik adalah masukan dari penyearah setengah gelombang. Trafo step-down mengambil tegangan input dan output yang dihasilkan trafo diberikan ke resistor beban dan ke dioda.

Pengoperasian HWR dijelaskan dalam dua tahap yaitu

Proses setengah gelombang positif
Proses setengah gelombang negatif

Gelombang Setengah Positif

Ketika frekuensi 60 Hz sebagai tegangan input AC, trafo step-down menurunkannya menjadi tegangan minimal. Jadi, tegangan minimum dihasilkan pada belitan sekunder transformator. Tegangan ini pada belitan sekunder disebut tegangan sekunder (Vs). Tegangan minimal diumpankan sebagai tegangan input ke dioda.

Ketika tegangan input mencapai dioda, pada saat setengah siklus positif, dioda bergerak ke kondisi bias penerusan dan memungkinkan aliran arus listrik, sedangkan pada saat setengah siklus negatif, dioda bergerak ke kondisi bias negatif. dan menghalangi aliran arus listrik. Sisi positif dari sinyal input yang diterapkan ke dioda sama dengan tegangan DC maju yang diterapkan ke dioda P-N. Dengan cara yang sama, sisi negatif dari sinyal input yang diterapkan ke dioda sama dengan tegangan DC terbalik yang diterapkan ke dioda P-N.

Sehingga diketahui bahwa dioda menghantarkan arus dalam kondisi forwarding bias dan menghalangi aliran arus dalam kondisi bias balik. Dengan cara yang sama, dalam rangkaian AC, dioda memungkinkan aliran arus selama siklus + ve dan memblokir aliran arus pada saat siklus -ve. Datang ke + ve HWR, ini tidak akan sepenuhnya menghalangi -ve half-cycle, ini memungkinkan beberapa segmen dari -ve half-cycle atau memungkinkan arus negatif minimal. Ini adalah generasi saat ini karena pembawa muatan minoritas yang ada di dioda.

Pembangkitan arus melalui pembawa muatan minoritas ini sangat minim sehingga dapat diabaikan. Porsi minimal -ve setengah siklus ini tidak dapat diamati pada bagian beban. Dalam dioda praktis, arus negatif dianggap '0'.

Resistor pada bagian beban memanfaatkan arus DC yang dihasilkan oleh dioda. Jadi, resistor disebut sebagai resistor beban listrik dimana tegangan / arus DC dihitung melintasi resistor ini (R_L). Keluaran listrik dianggap sebagai faktor kelistrikan rangkaian yang memanfaatkan arus listrik. Dalam HWR, resistor memanfaatkan arus yang dihasilkan dioda. Oleh karena itu resistor tersebut dinamakan resistor beban. R_Ldi HWR digunakan untuk pembatasan atau pembatasan arus DC tambahan yang dihasilkan oleh dioda.

Jadi, disimpulkan bahwa sinyal keluaran pada penyearah setengah gelombang adalah setengah siklus + lima kontinyu yang berbentuk sinusoidal.

Setengah Gelombang Negatif

Operasi dan konstruksi penyearah setengah gelombang dengan cara negatif hampir identik dengan penyearah setengah gelombang positif. Skenario satu-satunya yang akan diubah di sini adalah arah dioda.

Ketika frekuensi 60 Hz sebagai tegangan input AC, trafo step-down menurunkannya menjadi tegangan minimal. Jadi, tegangan minimal dihasilkan pada belitan sekunder transformator. Tegangan ini pada belitan sekunder disebut tegangan sekunder (Vs). Tegangan minimal diumpankan sebagai tegangan input ke dioda.

Ketika tegangan input mencapai dioda, pada saat setengah siklus negatif, dioda bergerak ke kondisi bias penerusan dan memungkinkan aliran arus listrik, sedangkan pada saat setengah siklus positif, dioda bergerak ke kondisi bias negatif. dan menghalangi aliran arus listrik. Sisi negatif dari sinyal input yang diterapkan ke dioda sama dengan tegangan DC maju yang diterapkan ke dioda P-N. Dengan cara yang sama, sisi positif dari sinyal input yang diterapkan ke dioda sama dengan tegangan DC balik yang diterapkan ke dioda P-N.

Maka, diketahui bahwa dioda menghantarkan arus pada kondisi bias balik dan menghalangi aliran arus dalam kondisi bias maju. Dengan cara yang sama, dalam rangkaian AC, dioda memungkinkan aliran arus selama siklus -ve dan memblokir aliran arus pada saat siklus + ve. Datang ke -ve HWR, itu tidak akan sepenuhnya menghalangi + lima setengah siklus, ini memungkinkan beberapa segmen dari + lima setengah siklus atau memungkinkan arus positif minimal. Ini adalah generasi saat ini karena pembawa muatan minoritas yang ada di dioda.

Pembangkitan arus melalui pembawa muatan minoritas ini sangat minim sehingga dapat diabaikan. Porsi minimal dari + lima setengah siklus ini tidak dapat diamati pada bagian beban. Dalam dioda praktis, arus positif dianggap '0'.

Dalam dioda yang ideal, setengah siklus + ve dan -ve pada bagian output tampak serupa dengan setengah siklus + ve dan -ve. Tetapi dalam skenario praktis, setengah siklus + ve dan -ve agak berbeda dari siklus input dan ini dapat diabaikan.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa sinyal keluaran pada penyearah setengah gelombang merupakan setengah siklus kontinyu -ve yang berbentuk sinusoidal. Jadi, output dari penyearah setengah gelombang adalah sinyal sinus + ve dan -ve kontinu, tetapi bukan sinyal DC murni dan dalam bentuk berdenyut.

Cara Kerja Penyearah Setengah Gelombang

Nilai DC yang berdenyut ini berubah dalam waktu singkat.

Bekerja dari Penyearah Setengah Gelombang

Selama setengah siklus positif, ketika belitan sekunder ujung atas positif sehubungan dengan ujung bawah, dioda berada dalam kondisi bias penerusan dan menghantarkan arus. Selama setengah siklus positif, tegangan input diterapkan langsung ke resistansi beban ketika resistansi maju dioda diasumsikan nol. Bentuk gelombang tegangan keluaran dan arus keluaran sama dengan tegangan masukan AC.

Selama setengah siklus negatif, ketika belitan sekunder ujung bawah positif sehubungan dengan ujung atas, dioda berada dalam kondisi bias balik dan tidak mengalirkan arus. Selama setengah siklus negatif, tegangan dan arus yang melintasi beban tetap nol. Besarnya arus balik sangat kecil dan diabaikan. Jadi, tidak ada daya yang dialirkan selama setengah siklus negatif.

Rangkaian setengah siklus positif adalah tegangan keluaran yang dikembangkan melintasi resistansi beban. Outputnya adalah gelombang DC yang berdenyut dan untuk membuat filter gelombang output yang halus, yang harus melintasi beban, digunakan. Jika gelombang input setengah siklus, maka itu dikenal sebagai penyearah setengah gelombang.

Sirkuit Penyearah Setengah Gelombang Tiga Fase

Penyearah tak terkendali gelombang setengah fase tiga membutuhkan tiga dioda, masing-masing terhubung ke sebuah fase. Rangkaian penyearah tiga fasa menderita distorsi harmonik dalam jumlah tinggi pada koneksi DC dan AC. Ada tiga pulsa berbeda per siklus pada tegangan keluaran sisi DC.

HWR tiga fasa terutama digunakan untuk mengubah daya AC tiga fasa menjadi daya DC tiga fasa. Dalam hal ini, sebagai ganti dioda, sakelar digunakan yang disebut sakelar tidak terkontrol. Di sini, sakelar yang tidak terkontrol menunjukkan bahwa tidak ada pendekatan untuk mengatur waktu ON dan OFF dari sakelar. Perangkat ini dibuat dengan menggunakan catu daya tiga fasa yang disambungkan ke transformator 3 fasa di mana belitan sekunder transformator selalu memiliki sambungan bintang.

Di sini, hanya sambungan bintang yang diikuti karena alasan bahwa titik netral diperlukan untuk sambungan beban lagi ke belitan sekunder transformator, sehingga menawarkan arah balik untuk aliran daya.

Konstruksi umum HWR 3 fasa yang memberikan beban resistif murni ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Dalam desain konstruksi, setiap fase transformator disebut sebagai sumber AC individu.

Efisiensi yang diperoleh melalui trafo tiga fasa hampir 96,8%. Meskipun efisiensi tiga fase HWR lebih dari satu fase HWR, itu kurang dari kinerja tiga fase penyearah gelombang penuh.

Tiga Fase HWR

Karakteristik Penyearah Setengah Gelombang

Karakteristik penyearah setengah gelombang untuk parameter berikut

PIV (Tegangan Terbalik Puncak)

Selama kondisi bias balik, dioda harus tahan karena tegangan maksimumnya. Selama setengah siklus negatif, tidak ada arus yang mengalir melalui beban. Jadi, seluruh tegangan muncul di seluruh dioda karena tidak ada penurunan tegangan melalui resistansi beban.

PIV penyearah setengah gelombang = V._SMAX

Ini adalah PIV penyearah setengah gelombang .

Arus Rata-rata dan Puncak di Dioda

Dengan asumsi, tegangan yang melintasi sekunder transformator menjadi sinusoidal dan nilai puncaknya adalah V._SMAX. Tegangan sesaat yang diberikan ke penyearah setengah gelombang adalah

Vs = V_SMAXTanpa wt

“jenis pembangkit listrik tenaga air ”

Arus yang mengalir melalui tahanan beban adalah

saya_MAKS= V_SMAX/ (R_F+ R_L)

Peraturan

Regulasi adalah perbedaan antara tegangan tanpa beban ke tegangan beban penuh sehubungan dengan tegangan beban penuh, dan persentase regulasi tegangan diberikan sebagai

% Regulasi = {(Vno-load - Vfull-load) / Vfull-load} * 100

Efisiensi

Rasio input AC ke output DC dikenal sebagai efisiensi (?).

? = Pdc / Pac

Daya DC yang dikirim ke beban adalah

Pdc = Saya^dua_dcR_L= (Saya_MAKS/ ᴨ)^duaR_L

Input daya AC ke trafo,

Pac = Disipasi daya pada tahanan beban + disipasi daya pada dioda persimpangan

= Saya^dua_rmsR_F+ Saya^dua_rmsR_L= {Saya^dua_MAKS/ 4} [R_F+ R_L]

? = Pdc / Pac = 0,406 / {1 + R_F/ R_L}

Efisiensi penyearah setengah gelombang adalah 40,6% saat R_Fdiabaikan.

Faktor Riak (γ)

Konten riak didefinisikan sebagai jumlah konten AC yang ada di output DC. Jika faktor riak lebih kecil, kinerja penyearah akan lebih baik. Nilai faktor riak adalah 1,21 untuk penyearah setengah gelombang.

Daya DC yang dihasilkan oleh HWR bukanlah sinyal DC yang tepat, tetapi sinyal DC yang berdenyut, dan dalam bentuk DC yang berdenyut, terdapat riak. Riak ini dapat dikurangi dengan menggunakan perangkat filter seperti induktor dan kapasitor.

Untuk menghitung jumlah riak dalam sinyal DC, sebuah faktor digunakan dan disebut faktor riak yang direpresentasikan sebagai γ . Ketika faktor riak tinggi, itu menunjukkan gelombang DC berdenyut diperpanjang sedangkan faktor riak minimal menunjukkan gelombang DC berdenyut minimal,

“apa itu sensor tp ”

Nilai γ yang sangat kecil menunjukkan bahwa arus keluaran DC hampir sama dengan sinyal DC murni. Jadi, dapat dinyatakan bahwa semakin rendah faktor riak maka sinyal DC semakin halus.

Dalam bentuk matematis, faktor riak ini dilambangkan sebagai proporsi nilai RMS bagian AC dengan bagian DC dari tegangan keluaran.

Faktor riak = nilai RMS bagian AC / nilai RMS bagian DC

saya^dua= Saya^dua_dc+ Saya^dua₁+ Saya^dua_dua+ Saya^dua₄= Saya^dua_dc+ Saya^dua_dan

γ = saya_dan/ I_dc= (Saya^dua- aku^dua_dc) / I_dc= {(I_rms/ I^dua_dc) / Idc = {(I_rms/SAYA^dua_dc) -1} = k_f^dua-1)

Dimana kf - faktor bentuk

kf = Irms / Iavg = (Imax / 2) / (Imax / ᴨ) = ᴨ / 2 = 1,57

Begitu, c = (1,572 - 1) = 1,21

Faktor Pemanfaatan Transformator (TUF)

Ini didefinisikan sebagai rasio daya AC yang dikirim ke beban dan peringkat AC sekunder transformator. TUF penyearah setengah gelombang sekitar 0,287.

HWR dengan Filter Kapasitor

Sesuai teori umum yang telah dibahas di atas untuk output penyearah setengah gelombang adalah sinyal DC yang berdenyut. Ini diperoleh keluaran ketika HWR dioperasikan tanpa menerapkan filter. Filter adalah perangkat yang digunakan untuk mengubah sinyal DC yang berdenyut menjadi sinyal DC yang stabil yang berarti (konversi sinyal berdenyut menjadi sinyal halus). Hal ini dapat dicapai dengan menekan riak arus searah yang terjadi pada sinyal.

Meskipun perangkat ini secara teoritis dapat digunakan tanpa filter, tetapi seharusnya diimplementasikan untuk aplikasi praktis apa pun. Karena peralatan DC akan membutuhkan sinyal yang stabil, sinyal yang berdenyut harus diubah menjadi sinyal yang halus agar dapat digunakan untuk aplikasi nyata. Inilah alasan HWR digunakan dengan filter dalam skenario praktis. Sebagai pengganti filter, induktor atau kapasitor dapat digunakan, tetapi HWR dengan kapasitor adalah perangkat yang paling umum digunakan.

Gambar di bawah ini menjelaskan diagram rangkaian pembangunan penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor dan bagaimana itu menghaluskan sinyal DC yang berdenyut.

Keuntungan dan kerugian

Jika dibandingkan dengan penyearah gelombang penuh, penyearah setengah gelombang tidak banyak digunakan dalam aplikasi. Meski ada sedikit manfaat untuk perangkat ini. Itu keuntungan dari penyearah setengah gelombang adalah :

Murah - Karena jumlah komponen yang digunakan minimal
Sederhana - Karena alasan desain sirkuit benar-benar mudah
Mudah digunakan - Karena konstruksinya mudah, penggunaan perangkat juga akan sangat efisien
Jumlah komponen yang rendah

Itu kelemahan penyearah setengah gelombang adalah:

Pada bagian beban, daya keluaran disertakan dengan komponen DC dan AC dimana tingkat frekuensi dasar sama dengan tingkat frekuensi tegangan masukan. Juga, akan ada faktor riak yang meningkat yang berarti bahwa kebisingan akan tinggi, dan penyaringan yang diperpanjang diperlukan untuk menghasilkan keluaran DC yang konstan.
Karena hanya akan ada pengiriman daya pada saat satu setengah siklus tegangan input AC, kinerja perbaikannya minimal, dan juga daya keluaran akan lebih kecil.
Penyearah setengah gelombang memiliki faktor pemanfaatan trafo yang minimal
Pada inti transformator terjadi kejenuhan DC yang mengakibatkan terjadinya arus magnetisasi, rugi-rugi histeresis, dan juga timbulnya harmonisa.
Jumlah daya DC yang dikirim dari penyearah setengah gelombang tidak cukup untuk menghasilkan bahkan jumlah catu daya secara umum. Padahal ini bisa dimanfaatkan untuk beberapa aplikasi seperti pengisian baterai.

Aplikasi

Utama penerapan penyearah setengah gelombang adalah untuk mendapatkan daya AC dari daya DC. Penyearah terutama digunakan sirkuit internal catu daya di hampir setiap perangkat elektronik. Dalam catu daya, penyearah umumnya ditempatkan secara seri sehingga terdiri dari transformator, filter penghalus, dan pengatur tegangan. Beberapa aplikasi HWR lainnya adalah:

Menerapkan penyearah dalam catu daya memungkinkan untuk konversi AC ke DC. Penyearah jembatan banyak digunakan untuk aplikasi besar, di mana mereka memiliki kemampuan untuk mengubah tegangan AC tingkat tinggi menjadi tegangan DC minimal.
Penerapan HWR membantu mendapatkan tingkat tegangan DC yang diperlukan melalui transformator step-down atau step-up.
Perangkat ini juga digunakan pada besi las jenis sirkuit dan juga digunakan dalam pengusir nyamuk untuk mendorong timbal untuk uapnya.
Digunakan pada perangkat radio AM untuk tujuan deteksi
Digunakan sebagai sirkuit pembangkitan dan pembangkitan pulsa
Diimplementasikan dalam penguat tegangan dan perangkat modulasi.

Ini semua tentang Sirkuit penyearah setengah gelombang dan bekerja dengan karakteristiknya. Kami percaya bahwa informasi yang diberikan dalam artikel ini bermanfaat bagi Anda untuk lebih memahami proyek ini. Selanjutnya, untuk pertanyaan apa pun tentang artikel ini atau bantuan apa pun dalam penerapan proyek listrik dan elektronik , Anda dapat merasa bebas untuk mendekati kami dengan memberi komentar di bagian komentar di bawah. Ini pertanyaan untuk Anda, apa fungsi utama dari penyearah setengah gelombang?