Rectifier – Rectifier atau penyearah gelombang dalam bahasa Indonesia adalah bagian dari rangkaian catu daya yang berfungsi sebagai pengalih dari sinyal AC (arus bolak-balik) menjadi sinyal DC (arus searah).
Rangkaian penyearah atau penyearah gelombang ini biasanya menggunakan dioda sebagai komponen utamanya.
Hal ini dikarenakan dioda memiliki sifat hanya menghantarkan arus listrik dalam satu arah dan menghalangi arus listrik dari arah yang berlawanan.
Ketika dioda ditenagai oleh arus bolak-balik (AC), dioda hanya melewati setengah gelombang sambil menghalangi setengah gelombang lainnya.
Untuk informasi selengkapnya, lihat artikel berikut:
1. Pengertian Rectifier
Rectifier atau yang juga dapat disebut penyearah gelombang merupakan suatu bagian dari rangkaian catu daya atau power supply yang digunakan untuk mengubah sumber arus bolak-balik atau alternating current (AC) menjadi sinyal sumber searah atau direct current (DC).
Proses penguabahan arus bolak-balik atau alternating current (AC) menjadi sinyal sumber searah atau direct current (DC) ini disebut rectification.
Penyearah gelombang ini dapat ditemukan di hampir keseluruhan peralatan elektronika yang ada di sekitar kita dan digunakan sehari-hari, terutama yang berkaitan dengan listrik dari PLN yang pasti mempunyai power supply atau catu daya.
Arus dari PLN ini memiliki arus bolak-balik atau alternating current (AC), maka dari itu diperlukan penyearah gelombang untuk mengubah arus bolak balik atau alternating current (AC) tersebut menjadi sinyal sumber searah atau direct current (DC) sehingga rangkaian elektronika dapat bekerja dengan stabil.
Pada umumnya, rangkaian penyearah gelombang ini menggunakan dioda sebagai komponen utamanya. Dioda ini merupakan komponen aktif dengan dua kutub, yaitu Anoda (+) dan Katoda (-).
Selain itu, dioda umumnya bersifat semikonduktor, yaitu memperbolehkan arus listrik menuju satu arah saja dan juga dapat menghambat arus listrik yang datang dari arah sebaliknya.
Jika dioda ini dialiri arus bolak-balik atau alternating current (AC), maka dioda akan hanya melewatkan setengah gelombang, sedangkan setengah gelombang lainnya akan diblokir.
2. Fungsi Rectifier
Fungsi utama penyearah gelombang adalah sebagai penyearah gelombang, hal ini dikarenakan komponen ini merubah tegangan bolak balik atau alternating current (AC) menjadi sinyal sumber searah atau direct current (DC).
Selain itu, fungsi dari penyearah gelombang ini juga dapat ditemukan pada peralatan yang ada di sekitar kita, berikut beberapa contohnya:
- Peralatan elektronika yang ada di sekitar kita dan digunakan sehari-hari, terutama yang berkaitan dengan listrik dari PLN yang pasti mempunyai power supply atau catu daya.
- Rangkaian penyearah gelombang merupakan salah satu bagian terpenting pada power supply atau catu daya. Arus dari PLN ini memiliki arus bolak-balik atau alternating current (AC), maka dari itu diperlukan penyearah gelombang untuk mengubah arus bolak balik atau alternating current (AC) tersebut menjadi sinyal sumber searah atau direct current (DC) sehingga rangkaian elektronika dapat bekerja dengan stabil.
- Penyearah gelombang ini juga dibutuhkan pada kelistrikan pada otomotif seperti bagian alternator. Penyearah gelombang pada bagian alternator ini dibutuhkan untuk menyearahkan arus bolak-balik atau alternating current (AC) yang dibuat oleh stator, menjadi sinyal sumber searah atau direct current (DC) agar output dari alternator dapat digunakan untuk mengisi baterai.
- Penyearah gelombang juga dapat digunakan pada detector sinyal radio, rangkaian ini menjadi salah satu opsi untuk digunakan dalam proses pemisahan gelombang pembawa dan informasi yang dibawa (dimodulasi)
- Pada pengelasan pun, penyearah gelombang dapat digunakan untuk memberikan tegangan terpolarisasi. Untuk fungsi ini pada umumnya, beberapa dioda pada bridge akan diganti oleh thyristor.
Baca Juga: PCB Adalah: Pengertian, Sejarah & 2 Jenisnya
3. Jenis-Jenis Rectifier
Penyearah gelombang ini dibedakan menjadi dua jenis, yaitu penyearah setengah gelombang (half wave rectifier) dan penyearah gelombang penuh (full wave rectifier), sedangkan untuk penyearah gelombang penuh (full wave rectifier) dibedakan lagi menjadi penyearah gelombang penuh dengan centre tap (CT), dan penyearah gelombang penuh menggunakan dioda bridge.
Berikut jenis-jenis penyearah gelombang beserta penjelasannya.
3.1 Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier)
Penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier ini merupakan rangkaian penyearah gelombang yang paling sederhana.
Hal ini karena penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier ini hanya memiliki satu dioda saja.
Cara Kerja Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier)
Seperti yang diketahui, arus bolak-balik atau alternating current (AC) memiliki gelombang dua sisi, yaitu sisi positif dan sisi negatif.
Pada saat arus bolak-balik atau alternating current (AC) yang berupa gelombang positif masuk ke dioda, maka dioda akan melewatkan/mengalirkan gelombang positif tersebut, hal ini disebut dengan bias maju (forward bias).
Sedangkan, ketika gelombang sisi negatif masuk ke dioda, maka dioda akan menahan gelombang negatif tersebut, sehingga tidak dapat lewat/mengalir, hal ini disebut dengan bias mundur (reverse bias).
3.2 Penyearah Gelombang Penuh (Full Wave Rectifier)
Penyearah gelombang penuh atau full wave rectifier ini merupakan sistem penyearah gelombang yang dapat menyarahkan semua siklus gelombang baik gelombang positif maupun gelombang negatif.
Seperti yang telah dikatakan di atas, pada penyearah gelombang penuh atau full wave rectifier ini, terdapat dua cara untuk membentuk rangkaian penyearah gelombang penuh atau full wave rectifier ini.
Kedua cara ini sama tetap menggunakan dioda sebagai penyearahnya, namun yang membedakannya adalah jumlah dioda yang digunakan, yaitu menggunakan dua dioda dan empat dioda.
Penyearah gelombang penuh dengan centre tap (CT) merupakan penyearah gelombang penuh yang memiliki dua dioda, sedangkan penyearah gelombang penuh menggunakan dioda bridge merupakan penyearah gelombang penuh yang memiliki empat dioda.
Berikut penjelasan tentang kedua cara dari rangkaian penyearah gelombang penuh atau full wave rectifier:
3.2.1 Penyearah Gelombang Penuh Centre Tap
Penyearah gelombang penuh centre tap ini merupakan penyearah atau rectifier yang masuk dalam jenis penyearah gelombang penuh (full wave rectifier).
Pada penyearah gelombang penuh centre tap ini terdapat dua buah dioda, yaitu D1 dan D2 untuk menyearahkan arus bolak balik atau alternating current (AC) menjadi sinyal sumber searah atau direct current (DC), tetapi terdapat komponen lainnya yaitu transformator.
Transformator yang terdapat pada penyearah atau rectifier ini merupakan transformator centre tapped (CT), maka dari itu disebut penyearah gelombang penuh centre tap.
Cara kerja penyearah gelombang penuh centre tap
Terminal sekunder dari transformator centre tapped (CT) mengeluarkan dua buah tegangan keluaran (output) yang sama, tetapi fasanya berbeda 180° dengan titik transformator centre tapped (CT) sebagai titik tengah.
Ketika keluaran (output) transformator centre tapped (CT) pada terminal pertama memberikan sinyal positif pada D1, maka terminal kedua pada transformator centre tapped (CT) akan memberikan sinyal negatif yang berbeda fasa 180° dengan terminal pertama.
D1 yang telah mendapatkan sinyal positif akan berada dalam kondisi bias maju (forward bias), sehingga akan melewatkan sinyal positif tersebut, sedangkan D2 yang mendapatkan sinyal negatif akan berada dalam kondisi bias mundur (reverse bias) sehingga menghambat sinyal negatifnya.
Begitu juga sebaliknya, pada saat output transformator pada terminal pertama berubah menjadi sinyal negatif, maka D1 akan berada dalam kondisi bias mundur (reverse bias), sehingga akan menghambat sinyal negatif tersebut.
Sedangkan, terminal kedua yang berbeda fasa 180° dengan terminal pertama akan berubah menjadi sinyal positif, maka D2 akan berada dalam kondisi bias maju (forward bias), sehingga akan melewatkan sinyal positif tersebut.
3.2.2 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan (Bridge Rectifier)
Penyearah gelombang penuh sistem jembatan atau bridge rectifier ini merupakan penyearah atau rectifier yang masuk dalam jenis penyearah gelombang penuh (full wave rectifier).
Pada penyearah gelombang penuh sistem jembatan atau bridge rectifier ini terdapat empat buah dioda, yaitu D1, D2, D3, dan D4, yang menghasilkan dua output negatif dan dua output positif.
Pada penyearah atau rectifier jenis ini menggunakan transformator non centre tapped (CT).
Penyearah atau rectifier jenis ini sering digunakan dalam rangkaian power supply atau catu daya, hal ini dikarenakan penyearah atau rectifier ini memberikan kinerja yang lebih baik dari jenis penyearah atau rectifier lainnya.
Prinsip kerja penyearah gelombang penuh sistem jembatan atau bridge
Ketika transformator mengeluarkan output sinyal positif maka output D1 dan D2 akan berada dalam kondisi bias maju (forward bias) dan akan melewatkan sinyal positif tersebut, sedangkan D3 dan D4 yang mendapatkan sinyal negatif akan berada dalam kondisi bias mundur (reverse bias) sehingga menghambat sinyal negatif.
Begitu juga sebaliknya, pada saat output transformator berubah menjadi sinyal negatif, maka D3 dan D4 akan berada dalam kondisi bias maju (forward bias), sehingga akan melewatkan sinyal positif tersebut, sedangkan D1 dan D2 yang mendapatkan sinyal negatif akan berada dalam kondisi bias mundur (reverse bias) sehingga menghambat sinyal negatifnya.
Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan dengan Kapasitor:
Tegangan output yang dihasilkan oleh penyearah gelombang penuh sistem jembatan atau dengan 4 dioda ini belum sepenuhnya rata seperti tegangan direct current (DC) pada umumnya.
Maka dari itu, dibutuhkan komponen yang dinamakan kapasitor yang mempunyai peran sebagai filter atau penyaring untuk menekan ripple atau riak yang terjadi pada proses penyearahan gelombang alternating current (AC).
Jenis kapasitor yang diapak adalah kapasitor ELCO.
Kapasitor penghalus dipasang secara parallel dengan beban melintasi output dari rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan atau empat dioda ini.
4. Kelebihan dan Kekurangan dari Rectifier
Setelah mengetahui apa saja jenis-jenis penyearah atau rectifier dan bagaimana cara kerjanya, tentu saja jenis-jenis penyearah atau rectifier ini memiliki kelebihan dan kekurangan.
Berikut kelebihan dan kekurangan dari jenis-jenis penyearah atau rectifier:
4.1 Kelebihan dan Kekurangan Half Wave Rectifier
Kelebihan dan kekurangan Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier):
| Kelebihan | Kekurangan |
| Rangkaian yang paling simpel, mudah, dan sederhana | Terdapat riak atau ripple noise atau tegangan naik-turun yang besar pada tegangan keluaran (output), sehingga membutuhkan kapasitor yang besar pada aplikasi rendah, contohnya seperti listrik PLN 50 Hz |
| Biaya untuk membuat rangkaian lebih murah karena hanya menggunakan satu dioda saja | Tidak dapat diterapkan pada catu daya (power supply) dengan frekuensi tinggi pada rangkaian SMPS yang mempunyai duty cycle lebih dari 90% |
| Cocok digunakan sebagai charger baterai, karena memiliki keadaan 0 Volt pada saat siklus negatif yang berfungsi untuk mengistirahatkan sel baterai dari kejenuhan yang terjadi akibat dari proses charging. | Kurang efisien, hal ini dikarenakan rangkaian ini hanya mengambil setengah siklus saja dan tidak mengambil setengah siklus lainnya atau dibuang, sehingga tegangan keluaran (output) yang dihasilkan akan memiliki daya lebih kecil. |
4.2 Kelebihan dan Kekurangan Full Wave Rectifier
Kelebihan dan Kekurangan Penyearah Gelombang Penuh (Full Wave Rectifier):
| Kelebihan | Kekurangan |
| Rangkaian ini lebih efisien, karena mengambil seluruh bagian arus bolak-balik atau alternating current (AC) yang diterima, sehingga menghasilkan keluaran (output) yang memiliki ripple noise atau tegangan naik-turun yang lebih kecil dan halus, tetapi daya yang terserap lebih aktif karena tidak ada daya listrik yang terbuang | Memiliki rangkaian yang lebih rumit |
| Karena daya yang terserap tidak ada yang terbuang, maka rangkaian ini lebih cepat untuk melakukan charging | Karena tegangan keluaran (output) dalam kondisi high state lebih lama dari penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier, maka ketika digunakan sebagai baterai charger memiliki potensi overcharging lebih besar. |
| Karena ripple noise atau tegangan naik-turun yang dimiliki lebih kecil dan halus, maka rangkaian ini cocok untuk digunakan sebagai catu daya (power supply). |
Baca Juga: Boiler Adalah: Pengertian, 11 Komponen & Perawatannya
5. Formula atau Rumus untuk Menentukan Nilai Rectifier
Nilai-nilai dari rectifier atau penyearah tentu saja dapat dihitung dan diketahui, berikut formula atau rumus untuk menentukan nilai-nilai dari rectifier atau penyearah:
5.1 Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier)
Untuk mengetahui dan menghitung tegangan direct current (DC) output, perlu dipahami beberapa teori dasar bentuk sinyal sinusoidal seperti gambar di atas.
Mencari nilai tegangan output direct current (DC), dapat diketahui dan dihitung dengan menggunakan integral yang pada umumnya integral merupakan mencari luas daerah berwarna biru (setengah gelombang positif) yang dibuat rata-ratanya dalam satu siklus gelombang yaitu 2π sehingga tegangan output direct current (DC).
Karena definisi tegangan direct current (DC) pada penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier adalah tegangan rata-rata output, maka tegangan direct current (DC) sering disebut sebagai tengan rata-rata atau Vavg sehingga tegangan direct current (DC) output penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier.
Frekuensi output penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier adalah sama dengan frekuensi input. Dalam satu periode, sinyal input alternating current (AC) memiliki satu tegangan puncak +Vp dan satu tegangan puncak -Vp , sehingga hanya memiliki satu tegangan puncak positif atau tegangan puncak negatif saja dalam satu periode.
Pada tegangan output, rangkaian penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier ini memiliki satu tengangan puncak Vp dalam satu periode sehingga dapat disimpulkan bahwa frekuensi output penyearah setengah gelombang atau hald wave rectifier sama dengan frekuensi input alternating current (AC).
Nilai RMS (Root Mean Square)
Output penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier ini masih memiliki ripple atau riak, sehingga memiliki nilai RMS.
Nilai RMS ini selalu lebih besar atau sama dengan nilai direct current (DC) VRMS ≥ Vdc. Nilai RMS dapat digunakan untuk mencari nilai ripple factor.
Tegangan RMS (VRMS) penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier
Seperti yang telah dijelaskan di atas mengenai RMS atau Root Mean Square, nilai RMS output penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier ini dapat ditulis sebagai akar dari tegangan rata-rata atau mean voltage yang dikuadratkan.
Arus RMS (IRMS) Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier)
Untuk mengetahui dan menghitung nilai arus RMS (IRMS) adalah dengan cara membagi tegangan VRMS dengan hambatan pada rangkaian penyearah atau rectifier.
Efisiensi Direct Current (DC) Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier)
Dari nilai RMS dan nilai direct current (DC), dapat diketahui dan dihitung efisiensi penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier dimana besarnya efisiensi merupakan perbandingan antara nilai daya direct current (DC) dengan daya nilai RMS.
Ripple Factor Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier)
Ripple atau riak adalah komponen alternating current (AC) yang terjadi pada komponen atau nilai direct current (DC) dari ouput penyearah atau rectifier.
Komponen alternating current (AC) adalah hal yang tidak diinginkan pada rangkaian penyearah atau rectifier ini sehingga tolak ukur efektiviras rangkaian penyearah gelombang atau half wave rectifier adalah ripple factor (r) yang diartikan sebagai “rasio perbandingan nilai ripple RMS dan nilai direct current (DC)”.
Semakin kecil nilai ripple factor, maka semakin kecil juga komponen atau ripple.
Semua penjelasan di atas tentang penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier menunjukan bahwa pada output memiliki beberapa tegangan yaitu tegangan puncak (Vp), teganagan RMS (VRMS) dan tegangan direct current DC (Vdc).
5.2 Penyearah Gelombang Penuh (Full Wave Rectifier)
Penyearah gelombang penuh atau full wave rectifier ini dapat dibuat dengan cara menggunakan empat dioda P-N junction (bridge) atau menggunakan dua dioda saja.
Hal ini tergantung dari penerapannya, jika penyearah gelombang penuh atau full wave rectifier digunakan untuk menyearahkan sinyal alternating current (AC) keluaran atau output transformator centre tap (CT), maka hanya gunakan dua dioda saja.
Sedangkan, jika penyearah gelombang penuh atau full wave rectifier ini digunakan untuk menyearahkan sinyal alternating current (AC) keluaran atau output transformator tanpa centre tap (CT), maka gunakan empat dioda atau sistem bridge, seperti gambar berikut ini.
Tegangan output transformator pada terminal a-b memiliki tegangan puncak atau peak (Vp) sebesar +15 Volt dan -15 Volt. Ketika tegangan Vac setengah gelombang positif, arus listrik mengalir dari terminal a menuju ke terminal b melalui dioda D2, resistor (R) dan Dioda D3.
Dengan mengalirnya alur listrik melewati resistor maka pada resistor terdapat tegangan setengah gelombang positif dengan tegangan puncak atau peak Vp 15 Volt.
Sebaliknya, saat tegangan Vac transformator pada posisis setengah gelombang negatif, arus listrik mengalir dari terminal b ke terminal a melalui dioda D4, resistor (R) dan Dioda D1, sehingga setengah gelombang negatif alternating current (AC) menjadi setengah gelombang positif.
Saat terdapat arus listrik yang mengaliri melalui resistor terdapat tegangan setengah gelombang positif dengan puncak atau peak Vp 15 Volt.
Untuk mengetahui dan menghitung tegangan output direct current (DC) penyearah gelombang penuh atau full wave rectifier adalah mirip dengan menghitung tegangan direct current (DC) penyearah setengah gelombang atau half wave rectifier, yang membedakannya adalah pada penyearah gelombang penuh atau full wave rectifier dalam satu periode terdapat dua integral fungsi sinus yang dijumlahkan, yaitu rata-rata integral sinus dengan batas 0 hingga π dijumlahkan dengan rata-rata integral fungsi sinus batas π hingga 2π.
Hal ini dikarenakan sinyal dalam satu periode tidak dapat langsung diintegralkan menggunakan fungsi sinus karena bentuk gelombangnya sudah tidak sinus penuh dalam satu periode.
Baca Juga: Pengering Mesin Cuci Tidak Berputar, Ini 8 Penyebabnya!
Kesimpulan
Demikian pembahasan mengenai pengertian rectifier hingga rumus untuk menentukan nilai rectifier.
Yuk, baca artikel tentang elektronika lainnya, disini!
Orang juga bertanya
- Conveyor Adalah: 15+ Macam, Cara Merawat, & Istilah
- Boiler Adalah: Pengertian, 11 Komponen & Perawatannya
- Valve Adalah: Bagian, Klasifikasi, 13 Macam dan Fungsinya
- Relay: Pengertian, 3 Sifat, Cara Mengukur Relay
- Mikrokontroler Adalah: 2 Fungsi, Komponen, & Cara Kerjanya
- Fungsi Turbo: Pengertian, 3 Komponen, & Cara Perawatan
- Vending Machine Adalah: Sejarah hingga 20+ Modelnya Terbaru
