Serngkali kita mendengar atau membaca percakapan di forum media sosial yang mengakan misalnya ” Driver ini menggunakan tegangan 25VAC”, maksudnya adalah tegangan 25VAC adalah tegangan spek trafo yang belum disearahkan. Jadi bukan serta merta driver amplifier diberikan tegangan 25VAc langsung dari trafo, dan tegangan 25VAC yang disearahkan hasilnya akan menjadi DC, yang metode penyearahan bisa menggunakan gelombang penuh atau setengah gelombang. Dan tentu saja tegangan dari output penyearah masih kotor, artinya perlu di tambahkan Elco supaya menjadi halus dan menekan ripple AC.
Jadi pada intinya tegangan 25VAC harus disearahkan dengan dioda, bisa menggunakan metode penyearahan gelombang penuh atau setengah gelombang. Plus harus ditambahkan elco sebagai filter supaya menjadi tegangan DC yang bersih dan tidak menyebabkan masalah pada driver amplifiernya. Namun tahukah kamu bahwa tegangan AC yang disearahkan menjadi DC nilai voltasenya menjadi lebih besar? Hal ini penting untuk dibahas soalnya jika kamu hanya mengacu kepada tegangan spek trafo maka bisa terjadi kesalahan, yang akibatnya driver amplifier atau apapun bisa kelebihan tegangan yang dapat membuatnya rusah. Yuk kita bahas!
Baca juga : Power Supply SMPS vs. Power Supply Linier (Trafo Besi)
Pengenalan Penyearahan Gelombang AC menjadi DC
Dalam dunia teknologi dan elektronika, seringkali kita dihadapkan pada kebutuhan untuk mengubah tegangan listrik dari bentuk Arus Bolak-Balik (AC) menjadi Arus Searah (DC). Proses ini disebut penyearahan gelombang, dan ada dua metode utama yang sering digunakan, yaitu penyearahan setengah gelombang (half-wave rectification) dan penyearahan gelombang penuh (full-wave rectification).
Penyearahan Setengah Gelombang (Half-Wave Rectification)
Penyearahan setengah gelombang adalah metode konversi tegangan AC menjadi DC yang paling sederhana. Pada penyearahan ini, hanya setengah dari gelombang AC yang digunakan untuk menghasilkan gelombang DC. Bagian negatif dari gelombang AC dihilangkan, dan hanya bagian positifnya saja yang dilewatkan.
Untuk menghitung tegangan DC hasil penyearahan setengah gelombang, kita dapat menggunakan rumus berikut:
Vdc = (VAC * 0.636) – Vd
- VAC = Tegangan AC (misalnya 12 Volt)
- Vdc = Tegangan DC hasil penyearahan setengah gelombang
- Vd = Tegangan jatuh dioda (biasanya sekitar 0.6 hingga 0.7 Volt)
Misalnya, jika VAC = 12 Volt dan Vd = 0.7 Volt, maka:
Vdc = (12 * 0.636) – 0.7 ≈ 6.072 Volt
Jadi, tegangan DC hasil penyearahan setengah gelombang sekitar 6.072 Volt.
Penyearahan Gelombang Penuh (Full-Wave Rectification)
Penyearahan gelombang penuh adalah metode yang lebih efisien untuk mengubah tegangan AC menjadi DC karena memanfaatkan kedua siklus gelombang AC (positif dan negatif). Ada dua metode penyearahan gelombang penuh, yaitu dengan menggunakan jembatan dioda (bridge rectifier) dan penyearahan gelombang penuh dengan dua dioda (center-tapped full-wave rectification) contohnya adalah penyearahan yang menggunakan trafo CT.
Penyearahan Gelombang Penuh dengan Dioda Bridge
Pada metode ini, tegangan AC melewati empat dioda yang terhubung membentuk jembatan. Keempat dioda ini memungkinkan arus mengalir dalam satu arah di kedua siklus gelombang AC.
Rumus untuk menghitung perkiraan tegangan DC hasil penyearahan gelombang penuh (full-wave rectification) dengan dioda bridge adalah:
Vdc = (VAC * 1.414) – Vd
- VAC = Tegangan AC (misalnya 12 Volt)
- Vdc = Tegangan DC hasil penyearahan gelombang penuh
- Vd = Tegangan jatuh dioda (biasanya sekitar 0.6 hingga 0.7 Volt)
Misalnya, jika VAC = 12 Volt dan Vd = 0.7 Volt, maka:
Vdc = (12 * 1.414) – 0.7 ≈ 16.968 Volt
Jadi, tegangan DC hasil penyearahan gelombang penuh sekitar 16.968 Volt.
Penyearahan gelombang penuh dengan dua dioda (center-tapped full-wave rectification)
Dalam penyearahan gelombang penuh dengan dua dioda (center-tapped full-wave rectification), digunakan dua dioda yang dihubungkan dengan suatu pusat titik (center-tap) pada transformator. Dengan menggunakan dua dioda, kedua siklus gelombang AC (positif dan negatif) dapat digunakan untuk menghasilkan gelombang DC.
Rumus untuk menghitung tegangan DC hasil penyearahan gelombang penuh dengan dua dioda adalah:
Vdc = (2 * VAC * 0.636) – 2 * Vd
- VAC = Tegangan AC (misalnya 12 Volt)
- Vdc = Tegangan DC hasil penyearahan gelombang penuh dengan dua dioda
- Vd = Tegangan jatuh dioda (biasanya sekitar 0.6 hingga 0.7 Volt)
Langkah-langkah untuk menghitung tegangan DC hasil penyearahan gelombang penuh dengan dua dioda:
Hitung nilai 2 * VAC * 0.636. Ini akan memberikan nilai tegangan maksimum hasil penyearahan gelombang penuh sebelum dikurangi dengan tegangan jatuh dioda.
Hitung nilai 2 * Vd. Ini merupakan dua kali tegangan jatuh dioda.
Kurangi nilai dari langkah 2 (2 * Vd) dari nilai langkah 1 (2 * VAC * 0.636) untuk mendapatkan tegangan DC hasil penyearahan gelombang penuh dengan dua dioda.
Contoh perhitungan:
Misalnya, VAC = 12 Volt dan Vd = 0.7 Volt:
2 * VAC * 0.636 = 2 * 12 * 0.636 = 15.264 Volt
2 * Vd = 2 * 0.7 = 1.4 Volt
Vdc = 15.264 – 1.4 ≈ 13.864 Volt
Jadi, tegangan DC hasil penyearahan gelombang penuh dengan dua dioda sekitar 13.864 Volt.
Metode penyearahan gelombang penuh dengan dua dioda ini sering digunakan dalam beberapa rangkaian elektronika karena cukup efisien dan mudah diimplementasikan.
Perbandingan Hasil Penyearahan
Perlu dicatat bahwa tegangan DC hasil penyearahan gelombang penuh cenderung lebih tinggi daripada tegangan DC hasil penyearahan setengah gelombang. Hal ini karena penyearahan gelombang penuh menggunakan seluruh siklus gelombang AC, sementara penyearahan setengah gelombang hanya menggunakan setengah siklus.
Namun, perhitungan ini memberikan perkiraan tegangan DC. Dalam praktiknya, ada beberapa kehilangan tegangan karena dioda yang menyebabkan tegangan DC hasil penyearahan bisa sedikit lebih rendah dari perkiraan tersebut.
Cara peghitungan diatas menggunakan cara sesederhana mungkin supaya lebih mudah dipahami karena untuk menghitung tegangan penyearahan bisa lebih rumit yang mungkin hanya digunakan di laboratorium. Tetapi itu sudah cukup sebagai bekal kamu dalam merakit amplifier made in ombro kelas kampung sebelah, tapi ya lumayanlah daripada tidak paham samasekali.
Elco dan Dioda pada sistem penyearahan
Menggunakan Elco :
Dalam sistem penyearahan baik gelombang penuh maupun setengah gelombang harus menambahkan Elco(electrolit capacitor) khususnya untuk aplikasi Audio karena audio membutuhkan tegangan yang bersih untuk menghindari nois dan tegangan yang optimal. Elco berfungsi sebagai filter untuk meredam tegangan ripple AC sehingga audio berkualitas, jadi rumus – rumus diatas menggunakan asumsi dengan elco. Secara umum untuk kebutuhan supply perangkat elektronika, sistem penyearahan selalu menggunakan elco sebagai filter yang tak pernah ketinggalan.
Tegangan jatuh dioda
Tegangan jatuh dioda adalah tegangan minimum yang diperlukan agar dioda dapat mengalirkan arus dalam satu arah. Ketika arus mengalir melalui dioda, ada kehilangan energi yang disebabkan oleh proses penyearahan dan hambatan dioda itu sendiri. Kehilangan energi ini menyebabkan tegangan dioda menurun atau “jatuh” dari tegangan inputnya.
Untuk dioda biasa, tegangan jatuhnya biasanya berkisar antara 0.6 hingga 0.7 Volt untuk dioda silikon dan sekitar 0.2 hingga 0.3 Volt untuk dioda germanium. Artinya, ketika tegangan AC atau tegangan input di atas tegangan jatuh dioda, barulah dioda akan mulai mengalirkan arus dengan satu arah, dan itulah saat penyearahan gelombang terjadi.
Jadi, tegangan jatuh dioda adalah tegangan minimum yang harus melebihi dioda agar arus bisa mengalir melalui dioda dan proses penyearahan gelombang dapat berlangsung.
Kesimpulan
Dalam dunia elektronika, penyearahan gelombang AC menjadi DC sangat penting dalam berbagai kebutuhan aplikasi. Penyearahan setengah gelombang adalah yang paling sederhana namun memiliki tegangan DC hasil yang lebih rendah daripada penyearahan gelombang penuh. Sementara itu, penyearahan gelombang penuh lebih efisien karena memanfaatkan seluruh siklus gelombang AC sehingga hasilnya lebih baik daripada setengah gelombang.
Pemilihan metode penyearahan yang tepat tergantung pada kebutuhan dan aplikasi spesifik. Penting untuk memahami karakteristik masing-masing metode agar dapat memilih yang paling sesuai dengan kebutuhan kamu. Semoga artikel ini memberikan pemahaman yang lebih baik tentang penyearahan gelombang AC menjadi DC.