Fungsi dioda bridge didalam aplikasi elektronik, umumnya dalam sirkuit catu daya (power supply) untuk mengubah tegangan AC menjadi DC yang stabil. Rangkaian ini juga memiliki efisiensi yang tinggi dan biaya yang relatif rendah, sehingga sering digunakan sebagai pengganti rangkaian penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) atau rangkaian penyearah penuh gelombang (full-wave rectifier). Seperti apa dioda brdige lebih lanjut dan apa pentingya? mari kita bahas!
Dioda Bridge, Pengertian, Fungsi, dan Cara Kerjanya
Pengertian Dioda Bridge
Dioda Bridge adalah sebuah rangkaian elektronik yang terdiri dari empat dioda yang diatur dalam bentuk jembatan (bridge) dan digunakan untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Rangkaian ini sering disebut juga sebagai rangkaian penyearah jembatan (bridge rectifier).
Dalam rangkaian Dioda Bridge, dua dioda terpasang secara seri pada satu sisi jembatan, sedangkan dua dioda lainnya terpasang secara seri pada sisi lainnya. Sisi-sisi yang terdiri dari dua dioda tersebut kemudian dihubungkan dengan beban (biasanya resistor atau kapasitor) untuk mendapatkan arus searah.
Prinsip kerja Dioda Bridge adalah dengan memanfaatkan sifat konduksi dan isolasi dioda pada saat diberi tegangan bolak-balik (AC). Pada saat tegangan bolak-balik positif, arus mengalir melalui satu set dioda dan melewati beban. Pada saat tegangan bolak-balik negatif, arus mengalir melalui set dioda yang lain, sehingga arus yang mengalir tetap berarah ke arah yang sama.
Cara Kerja Dioda Bridge
- Dioda Bridge atau rangkaian penyearah jembatan bekerja dengan mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Rangkaian ini terdiri dari empat dioda yang diatur dalam bentuk jembatan.
- Pada saat tegangan AC diberikan ke rangkaian Dioda Bridge, dioda yang terpasang pada sisi positif dari tegangan AC akan terkonduksi (menghantarkan) arus, sedangkan dioda yang terpasang pada sisi negatif akan terisolasi (tidak menghantarkan) arus.
- Ketika tegangan AC berubah polaritas, dioda yang sebelumnya terisolasi akan terkonduksi dan dioda yang sebelumnya terkonduksi akan terisolasi. Dalam hal ini, arus akan tetap mengalir melalui beban dengan arah yang sama (searah), meskipun tegangan AC memiliki polaritas yang berubah-ubah.
Dengan demikian, rangkaian Dioda Bridge dapat mengubah tegangan AC menjadi arus searah dengan amplitudo yang sama dengan arus AC, tetapi dengan polaritas yang konstan.
Kelebihan dioda bridge
Rangkaian Dioda Bridge juga memiliki keuntungan dibandingkan dengan rangkaian penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier), yaitu lebih efisien dalam menghasilkan arus DC yang lebih stabil dan tidak memiliki frekuensi ripple yang tinggi. Oleh karena itu, Dioda Bridge sering digunakan dalam aplikasi elektronik yang memerlukan catu daya DC yang stabil dan konstan, seperti dalam peralatan elektronik dan sistem kendali industri.
Jenis-jenis dioda bridge
Ada beberapa jenis dioda bridge yang sering digunakan pada aplikasi elektronik, di antaranya:
- Dioda Bridge Konvensional: Dioda bridge konvensional terdiri dari empat dioda tunggal yang diatur dalam bentuk jembatan. Dalam rangkaian ini, arus AC dihubungkan ke ujung luar kiri dan kanan dari jembatan, dan sinyal DC diambil dari ujung atas dan bawah jembatan. Rangkaian ini dapat menghasilkan arus DC dengan polaritas yang tetap pada saat arus AC berubah.
- Dioda Bridge Selang-Seling (Alternating Bridge): Dioda bridge selang-seling terdiri dari dua dioda tunggal dan dua dioda Zener yang diatur dalam bentuk jembatan. Rangkaian ini dirancang untuk menghasilkan output DC dengan tegangan yang konstan, meskipun arus AC pada input bervariasi.
- Dioda Bridge PWM (Pulse Width Modulation): Dioda bridge PWM adalah rangkaian yang menggunakan teknik modulasi lebar pulsa untuk mengatur besar kecilnya output DC. Rangkaian ini terdiri dari dioda bridge konvensional dan sinyal kontrol PWM, yang digunakan untuk mengatur lebar pulsa sinyal DC.
- Dioda Bridge Tegangan Tinggi (High Voltage Bridge): Dioda bridge tegangan tinggi digunakan pada aplikasi yang membutuhkan tegangan DC yang tinggi, seperti dalam rangkaian penggerak motor listrik. Rangkaian ini terdiri dari empat dioda tunggal yang diatur dalam bentuk jembatan dan dapat menangani tegangan DC hingga ribuan volt.
- Dioda Bridge Tegangan Rendah (Low Voltage Bridge): Dioda bridge tegangan rendah digunakan pada aplikasi yang membutuhkan tegangan DC yang rendah, seperti pada rangkaian catu daya untuk sistem elektronik. Rangkaian ini terdiri dari empat dioda tunggal yang diatur dalam bentuk jembatan dan dapat menangani tegangan DC hingga beberapa volt.
Pemilihan jenis dioda bridge yang tepat harus disesuaikan dengan aplikasi dan spesifikasi yang diperlukan. Setiap jenis dioda bridge memiliki kelebihan dan kelemahan yang berbeda, sehingga perlu dipilih dengan bijak agar rangkaian dapat berfungsi dengan baik dan aman.
Dioda Bridge Pada Trafo CT ( tegangan simetris)
Trafo CT atau Center Tap, memiliki pin output sebanyak 3 pin. Pin 1 dan pin 3 menghasilkan nilai tegangan terhadap pin 3 yang disebut pin 0. Setelah disearahkan dengan dioda bridge maka akan menghasilkan output tegangan DC negatif(-) , DC positif (+) terhadap Ground (0). Tegangan output dari trafo CT yang sudah disearahkan menggunakan dioda bridge seperti ini disebut dengan tegangan simetris.
Sifat gelombang dari dioda bridge yang diaplikasikan pada trafo CT adalah penyearah gelombang penuh, tegangan lebih stabil dan ripple yang rendah sehingga rendah noise.
Banyak aplikasi rangkaian elektronika yang membutuhkan tegangan simetris , yang paling umum adalah Power amplifier dan dan rangkaian Op-amp. Contoh rangkaian power supply simetris dengan dioda bridge :
Dioda Bridge Pada Trafo non-CT ( tegangan linier)
Dioda bridge yang digunakan untuk menyearahkan tegangan linier pada power supply merupakan penyearah gelombang penuh yang stabil dan rendah ripple. Rangkaian elektronika yang sensistif seperti op-amp atau amplifier umumnya menggunakan penyearah gelombang penuh untuk menghindari noise karena tegangan yang tidak stabil dan ripple yang tinggi pada penyearah setegah gelombang. Contoh gambar penyearah linier gelombang penuh dengan dioda bridge :
Penyebab Kerusakan Dioda Bridge
Dioda Bridge atau rangkaian penyearah jembatan dapat rusak karena beberapa penyebab yang umum, di antaranya:
- Kelebihan Arus: Dioda Bridge memiliki batasan arus maksimum yang dapat dilalui olehnya. Jika arus yang dilalui di atas batasan maksimum, maka dioda dapat rusak. Biasanya kelebihan arus ini terjadi akibat dari beban yang terlalu besar atau adanya hubungan pendek pada rangkaian.
- Overvoltage: Dioda Bridge juga memiliki batasan tegangan maksimum yang dapat ditangani. Jika tegangan yang diberikan melebihi batasan maksimum, maka dioda dapat rusak. Overvoltage dapat terjadi karena beberapa faktor seperti hubungan pendek atau arus lonjakan.
- Temperatur: Pada saat dioda bekerja, suhu dioda akan naik. Jika suhu dioda terlalu tinggi, maka dioda dapat rusak. Hal ini dapat terjadi akibat dari lingkungan yang panas atau kurangnya pendinginan pada dioda.
- Kesalahan Pemasangan: Dioda Bridge harus dipasang dengan benar, yaitu dengan memperhatikan polaritas masing-masing dioda. Kesalahan pemasangan dapat menyebabkan dioda rusak atau bahkan dapat merusak seluruh rangkaian.
- Umur Pakai: Dioda memiliki umur pakai yang terbatas. Setelah digunakan dalam waktu yang lama, dioda dapat mengalami penurunan kinerja atau bahkan rusak.
Untuk mencegah kerusakan pada dioda bridge, maka perlu dilakukan perawatan dan penggunaan yang benar sesuai dengan spesifikasi yang disarankan. Selain itu, diperlukan juga perangkat perlindungan seperti fuse atau pemutus arus (circuit breaker) yang dapat menghindari kerusakan akibat lonjakan arus atau tegangan yang tidak terduga.
Cara mengetahui kerusakan dioda bridge dengan multimeter
- Matikan arus listrik pada rangkaian dioda bridge dan pastikan bahwa semua kapasitor dalam rangkaian telah diberi waktu untuk kehilangan muatan.
- Setel multimeter Anda ke mode pengukuran dioda atau mode pengukuran kontinuitas. Jika multimeter Anda tidak memiliki mode pengukuran dioda, Anda dapat menggunakan mode pengukuran resistansi (ohmmeter).
- Identifikasi pin input dan pin output pada rangkaian dioda bridge. Pin input biasanya terhubung ke terminal AC, sedangkan pin output terhubung ke terminal DC.
- Hubungkan probe multimeter pada pin input dioda bridge. Pastikan probe positif terhubung pada pin yang memiliki polaritas positif pada arus AC.
- Ukur resistansi pada pin output dengan probe negatif multimeter. Jika dioda bridge berfungsi normal, multimeter akan menunjukkan resistansi sangat tinggi atau tak terhingga.
- Ulangi proses ini dengan menghubungkan probe negatif multimeter ke pin output dan probe positif pada pin input. Jika dioda bridge berfungsi normal, multimeter akan menunjukkan resistansi sangat rendah atau nol.
- Ulangi proses di atas dengan mengganti posisi probe pada pin input dan pin output dengan benar. Jika multimeter menunjukkan nilai resistansi yang sama pada kedua pengukuran, maka dioda bridge dalam kondisi baik.
- Jika multimeter menunjukkan nilai resistansi yang berbeda pada kedua pengukuran, maka dioda bridge mungkin rusak atau cacat.
Namun, perlu diingat bahwa tes ini hanya dapat mengetahui apakah dioda bridge baik atau buruk secara umum. Tes ini tidak dapat menunjukkan kerusakan spesifik pada satu atau beberapa dioda yang terdapat pada dioda bridge. Oleh karena itu, untuk memastikan bahwa dioda bridge benar-benar dalam kondisi baik atau rusak harus menggunakan test tegangan langsung dan diukur outputnya.
Kesimpulan
- Dioda bridge adalah sebuah rangkaian elektronik yang terdiri dari empat dioda yang diatur dalam bentuk jembatan untuk mengubah arus AC menjadi arus DC.
- Dioda bridge bekerja dengan cara memanfaatkan kemampuan dioda untuk menghantarkan arus hanya pada satu arah, sehingga arus AC yang masuk pada pin input dioda bridge dapat diubah menjadi arus DC pada pin output dioda bridge.
- Dioda bridge sering digunakan pada berbagai aplikasi elektronik, seperti pada rangkaian catu daya, motor listrik, dan rangkaian kontrol yang memerlukan tegangan DC dengan polaritas tetap.
- Terdapat beberapa jenis dioda bridge yang dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan aplikasi, seperti dioda bridge konvensional, dioda bridge selang-seling, dioda bridge PWM, dioda bridge tegangan tinggi, dan dioda bridge tegangan rendah.
- Kerusakan pada dioda bridge dapat disebabkan oleh beberapa faktor, seperti kesalahan koneksi, overheat, atau tegangan yang terlalu tinggi. Untuk mengetahui kerusakan dioda bridge, dapat dilakukan dengan menggunakan multimeter dengan cara mengukur resistansi pada pin input dan pin output dioda bridge.
- Tes dengan multimeter dapat menunjukkan apakah dioda bridge baik atau buruk secara umum, namun tidak dapat menunjukkan kerusakan spesifik pada satu atau beberapa dioda di dalam dioda bridge.
Dengan demikian, pemahaman mengenai fungsi dioda bridge sangat penting dalam memahami prinsip kerja dan aplikasi elektronik. Perawatan dan pengujian yang baik juga diperlukan untuk memastikan dioda bridge berfungsi dengan baik dan aman.