Penyearah Setengah Gelombang Dengan Beban Dan Tapis Kapasitor

Pada gambar 8.8-a kita menambahkan sebuah kapasitor sebagai tapis pada penyearah
setengah gelombang. Pada setengah periode positif (1), diode berpanjar maju dan arus
mengalir dari B menuju A melewati C, beban dan diode. Kapasitor C akan dengan
cepat terisi seharga tegangan puncak masukan, pada saat yang sama arus juga mengalir
lewat beban. Arus awal yang mengalir pada diode biasanya berharga sangat besar
kemudian berikutnya akan mengalami penurunan (lihat gambar 8.8-b).
a)


b)



Gambar 8.8 Penyearah setengah gelombang dengan tapis kapasitor: a) Rangkaian
dasar dan b) bentuk isyarat masukan, tegangan diode, tegangan keluaran,
arus beban dan arus diode.
Pada saat masukan negatif (2) diode berpanjar mundur. Pada kondisi ini diode
tidak berkonduksi dan tegangan pada C akan dilucuti melalui hambatan L R . Hasilnya
berupa arus pelucutan yang mengalir lewat C dan L R . Dengan demikian walaupun
diode dalam kondisi tidak berkonduksi, resistor L R tetap mendapatkan aliran arus
pengosongan kapasitor tersebut. Akibatnya, tegangan pada L R akan tetap terjaga pada
harga yang relatif tinggi.
Proses pengosongan C terus berlanjut sepanjang periode negatif. Menjelang
akhir setengah periode negatif terjadi penurunan keluaran dengan harga RL V terendah
sebelum akhirnya periode positif berikutnya datang. Kemudian diode akan berpanjar
maju lagi dan C mengalami proses pengisian lagi. Dalam proses pengisian ini
diperlukan arus diode (Id ) yang lebih rendah. proses di atas akan terus berulang pada
periode positif dan negatif berikutnya.
Efektivitas kapasitor sebagai tapis tergantung pada beberapa faktor, diantaranya
adalah :
1. Kapasitas/ukuran kapasitor
2. Nilai beban RL yang dipasang
3. Waktu
Ketiga faktor tersebut mempunyai hubungan
T = R x C
dimana T adalah waktu dalam detik, R adalah hambatan dalam ohm dan C adalah
kapasitansi dalam farad. Perkalian RC disebut sebagai “konstanta waktu” merupakan
ukuran seberapa cepat tegangan dan arus tapis (kapasitor) merespon perubahan pada
masukan. Kapasitor akan terisi sampai sekitar 62,2% dari tegangan yang dekenakan
selama satu konstanta waktu. Demikian saat dikosongkan selama satu konstanta waktu,
maka tegangan kapasitor akan turun sebanyak 62,2%. Untuk mengisi kapasitor sampai
penuh diperlukan waktu sekitar 5 kali konstanta waktu.
Tapis kapasitor seperti pada gambar 8.8 akan terisi dengan cepat selama periode
positif pertama. Namun kecepatan pengosongan C akan sangat tergantung pada harga
L R . Jika L R berharga rendah proses pengosongan akan berlangsung dengan cepat,
sebaliknya jika L R berharga besar proses pengosongan akan berlangsung lebih lambat.
Rangkaian Penyearah 87
Tapis yang baik adalah jika proses pengosongan berlangsung lambat sehingga VRL
mengalami sedikit perubahan. Tapis-C akan bekerja dengan baik jika L R berharga
relatif tinggi. Jika L R berharga rendah, yaitu jika penyearah mengalami pembebanan
yang terlalu berat, maka tegangan “riak” (ripple) akan lebih nampak pada keluarannya.