Dioda Bridge: Fungsi, Prinsip Kerja, Aplikasi, serta Cara Menghitungnya

Dioda bridge, ataupun lebih diketahui sebagai jembatan dioda, merupakan komponen elektronik yang terdiri dari 4 dioda yang disusun sedemikian rupa sehingga bisa mengubah arus bolak- balik(AC) jadi arus searah (DC). 

Komponen ini sangat universal dalam rangkaian penyearah, spesialnya dalam catu daya(power supply) untuk perlengkapan elektronik. 

Pemakaian dioda bridge membantu memastikan arus yang stabil serta sesuai untuk fitur yang hanya dapat beroperasi dengan arus searah.

Rangkaian dioda bridge memungkinkan penyearahan penuh gelombang(full- wave rectification), yang jauh lebih efektif dibanding penyearahan separuh gelombang(half- wave rectification). 

Postingan ini akan mangulas bermacam aspek dari dioda bridge, termasuk prinsip kerja, metode perhitungan, jenis- jenis dioda bridge, dan bermacam aplikasinya dalam dunia elektronik.

Apa Itu Dioda Bridge?

Dioda bridge merupakan konfigurasi dari 4 dioda yang memungkinkan arus AC jadi arus DC lewat proses penyearahan penuh gelombang. 

Prinsip dasar dioda bridge merupakan memungkinkan aliran arus lewat jalan tertentu bersumber pada polaritas sinyal AC input, sehingga menciptakan output DC yang normal pada terminal outputnya.

Dalam rangkaian dioda bridge, arus akan mengalir lewat 2 dioda dikala sinyal AC terletak pada siklus positif, serta lewat 2 dioda yang lain dikala sinyal AC terletak pada siklus negatif. Dengan demikian, dioda bridge menciptakan aliran arus yang searah pada output, terlepas dari polaritas input AC.

Prinsip Kerja Dioda Bridge

Prinsip kerja dioda bridge didasarkan pada pemisahan siklus positif serta negatif dari sinyal AC untuk menciptakan arus searah pada output. 

Berikut ini merupakan uraian pendek tentang gimana dioda bridge bekerja selama siklus positif serta negatif dari sinyal AC:

Siklus Positif

Pada saat sinyal AC terletak pada siklus positif, tegangan positif diberikan pada terminal input dioda bridge. Pada saat ini, 2 dioda dalam konfigurasi bridge akan terletak dalam keadaan forward bias(menghantarkan arus), sedangkan 2 dioda yang lain dalam keadaan reverse bias(tidak menghantarkan arus).

Dalam keadaan ini, arus mengalir dari terminal positif AC lewat dioda awal(D1), kemudian mengarah beban(misalnya resistor ataupun kapasitor) serta berakhir pada terminal negatif lewat dioda kedua(D2). 

Arus yang dihasilkan pada output mempunyai polaritas yang sama, yaitu positif pada terminal positif output dan negatif pada terminal negatif output.

Siklus Negatif

Pada saat siklus AC berganti menjadi negatif, polaritas input dioda bridge juga terbalik. Kali ini, 2 dioda yang lebih dahulu dalam keadaan reverse bias akan jadi forward bias, serta kebalikannya. 

Akibatnya, arus akan mengalir dari terminal negatif input AC, lewat dioda ketiga(D3), mengarah beban, serta kembali ke terminal positif lewat dioda keempat(D4).

Sama semacam pada siklus positif, polaritas pada output senantiasa sama, ialah positif di terminal positif output dan negatif di terminal negatif output, walaupun sinyal AC sudah berganti jadi negatif. Dengan demikian, dioda bridge menciptakan arus DC yang normal pada output.

Kelebihan Dioda Bridge

Dioda bridge mempunyai beberapa kelebihan dibanding dengan konfigurasi penyearah lainnya:

• Efisiensi yang Lebih Besar: Dioda bridge memungkinkan penyearahan penuh gelombang, yang 2 kali lebih efektif daripada penyearah separuh gelombang.
• Stabilitas Tegangan Output yang Lebih Baik: Dengan dioda bridge, arus DC yang dihasilkan cenderung lebih stabil serta lebih sesuai buat aplikasi yang membutuhkan kestabilan tegangan.
• Desain Rangkaian yang Simpel: Dengan memakai 4 dioda dalam bentuk jembatan, dioda bridge menciptakan output DC tanpa butuh transformator center- tap, membuat desainnya lebih simpel serta murah.

Konfigurasi serta Simbol Dioda Bridge

Dioda bridge terdiri dari 4 dioda yang disusun dalam bentuk persegi ataupun kotak, yang menyerupai jembatan. 2 titik pada sisi yang bertentangan digunakan selaku input AC, sedangkan 2 titik yang lain digunakan sebagai output DC.

Simbol universal untuk dioda bridge kerap kali mengaitkan ciri panah yang menampilkan arah aliran arus ketika dioda terletak dalam keadaan forward bias. 

Titik- titik input pada dioda bridge diisyarati sebagai AC input, serta titik- titik output diisyarati sebagai+(positif) dan-(negatif). 

Cara Menghitung Dioda Bridge

Dalam menghitung nilai atau karakteristik yang dibutuhkan untuk dioda bridge, ada beberapa parameter utama yang perlu diperhatikan, yaitu tegangan reverse, arus forward, dan daya yang diperlukan oleh beban. 

Berikut ini adalah beberapa langkah perhitungan yang umum dilakukan untuk memilih dioda yang sesuai dalam konfigurasi bridge:

Tegangan Reverse Maksimum (PIV - Peak Inverse Voltage)

PIV adalah tegangan maksimum yang bisa ditahan oleh dioda dalam kondisi reverse bias. Dalam dioda bridge, tegangan reverse harus lebih besar dari tegangan AC puncak (AC Peak Voltage). Tegangan PIV pada masing-masing dioda harus lebih tinggi daripada nilai puncak dari tegangan AC input, yang dapat dihitung sebagai:

Di mana 

𝑉𝐴𝐶 adalah tegangan RMS dari sumber AC.

Arus Forward Maksimum

Arus forward maksimum adalah arus terbesar yang dapat mengalir melalui dioda dalam kondisi forward bias tanpa merusak dioda. Untuk menghitung arus forward maksimum yang dibutuhkan, pertimbangkan arus beban pada output DC.

Idealnya, dioda bridge harus memiliki arus forward yang lebih besar daripada arus beban maksimum untuk menjaga keandalannya.

Daya Rata-Rata

Daya rata-rata yang dibutuhkan oleh beban DC dapat dihitung dengan rumus berikut:

Di mana:

𝑉𝐷𝐶  adalah tegangan DC pada output,

𝐼𝐷𝐶  adalah arus DC yang mengalir melalui beban.

Nilai ini akan membantu dalam menentukan kapasitas daya dari dioda bridge yang digunakan.

Pemilihan Kapasitor Filter

Dalam rangkaian catu daya yang menggunakan dioda bridge, kapasitor filter sering kali ditambahkan untuk menghaluskan tegangan DC yang dihasilkan, sehingga tegangan menjadi lebih stabil. Nilai kapasitor filter dapat dihitung dengan rumus berikut:

Di mana:

C adalah kapasitansi kapasitor dalam Farad,

𝐼𝐷𝐶  adalah arus DC pada output,

𝑓 adalah frekuensi input AC (misalnya, 50 Hz atau 60 Hz),

𝑉𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒  adalah tegangan ripple yang diinginkan.

Jenis- jenis Dioda Bridge

Dioda bridge tersedia dalam bermacam dimensi serta spesifikasi yang cocok untuk bermacam aplikasi. Berikut merupakan beberapa tipe dioda bridge yang universal digunakan:

• Dioda Bridge Standar: Tipe ini merupakan jenis sangat universal yang digunakan untuk penyearah daya dalam aplikasi catu daya rumah tangga serta industri.
• Dioda Bridge Kecil: Digunakan untuk aplikasi dengan daya rendah, semacam adaptor daya kecil ataupun fitur elektronik yang memerlukan daya rendah.
• Dioda Bridge dengan Kapasitor Filter Terintegrasi: Beberapa dioda bridge mempunyai kapasitor filter terintegrasi untuk membagikan tegangan DC yang lebih halus serta stabil.
• Dioda Bridge Daya Besar: Tipe ini dirancang buat aplikasi industri ataupun aplikasi dengan arus serta tegangan yang sangat besar, seperti pada motor listrik besar ataupun inverter daya besar.

Aplikasi Dioda Bridge

Dioda bridge mempunyai aplikasi yang luas di berbagai sektor. Berikut ini merupakan sebagian aplikasi utama dioda bridge:

• Catu Daya DC untuk Fitur Elektronik: Dioda bridge sangat kerap digunakan dalam catu daya untuk menyearahkan tegangan AC jadi DC, membagikan energi untuk fitur elektronik seperti radio, pc, serta perlengkapan rumah tangga.
• Rectifier pada Alternator Otomotif: Dioda bridge digunakan dalam alternator mobil untuk mengganti tegangan AC yang dihasilkan jadi DC, yang setelah itu digunakan untuk mengisi baterai mobil.
• Regulasi Tegangan dalam Inverter: Pada inverter, dioda bridge digunakan untuk mengganti tegangan AC dari sumber eksternal ke DC, yang setelah itu dikonversi kembali jadi AC pada frekuensi serta tegangan yang diinginkan.
• Motor Kontrol: Dalam rangkaian kontrol motor, dioda bridge membantu menyediakan arus DC untuk pengoperasian motor dari sumber AC.
• Pengisi Daya Baterai: Dioda bridge digunakan dalam rangkaian charger baterai buat menyearahkan tegangan AC dari sumber listrik menjadi tegangan DC yang dibutuhkan oleh baterai.

Kesimpulan

Dioda bridge merupakan komponen berarti dalam banyak rangkaian elektronik yang memerlukan konversi dari AC ke DC. 

Dengan memakai 4 dioda dalam konfigurasi bridge, dioda bridge menciptakan tegangan DC yang stabil serta efektif, yang sangat bermanfaat dalam bermacam aplikasi semacam catu daya, pengisi daya baterai, serta kontrol motor. 

Dalam desain serta aplikasi dioda bridge, penting untuk memikirkan parameter teknis semacam tegangan reverse, arus forward, serta kebutuhan energi, untuk memastikan performa yang maksimal. 

Ajif Tutorial

Seorang dari kampung memiliki impian yang tinggi

Bagikan Artikel ini