Download - 06 Kel03 TT3A Ilham Gumanti
LAPORAN LABORATORIUM ELEKTRONIKA ANALOG
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
06
RANGKAIAN PELIPAT GANDA TEGANGAN
NAMA PRAKTIKAN : ILHAM GUMANTI
NAMA REKAN KERJA : LINAWATI
KELAS / KELOMPOK : TT - 3A / KELOMPOK 3
TANGGAL PELAKSANAAN PRAKTIKUM : 04 OKTOBER 2013
TANGGAL PENYERAHAN LAPORAN : 09 OKTOBER 2013
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
i
POLITEKNIK NEGERI JAKARTA
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ................................................................................................. i
1. TUJUAN .................................................................................................... 1
2. DASAR TEORI ........................................................................................ 1
3. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN ...................................................... 5
4. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN ................................................ 5
5. DATA HASIL PERCOBAAN .................................................................... 7
6. ANALISA DAN PEMBAHASAN .............................................................. 8
7. KESIMPULAN ............................................................................................ 9
8. TUGAS .......................................................................................... 9
LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
1
1. TUJUAN
Mempelajari karakteristik rangkaian peliapat ganda tegangan
Melihat perbedaan macam – macam rangkaian pelipat ganda tegangan
2. DASAR TEORI
2.1. Pengertian Dioda
Dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (dioda termionik mungkin memiliki
saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua elektroda yang aktif dimana
isyarat listrik dapat mengalir, dan kebanyakan dioda digunakan karena karakteristik satu
arah yang dimilikinya. Sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis dioda
seringkali disebut karakteristik menyearahkan. Fungsi paling umum dari dioda adalah
untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah dan untuk menahan arus
dari arah sebaliknya. Karenanya, dioda dapat dianggap sebagai versi elektronik dari
katup pada transmisi cairan.
Dioda sebenarnya tidak menunjukkan kesearahan hidup-mati yang sempurna
(benar-benar menghantar saat panjar maju dan menyumbat pada panjar mundur), tetapi
mempunyai karakteristik listrik tegangan-arus taklinier kompleks yang bergantung pada
teknologi yang digunakan dan kondisi penggunaan. Beberapa jenis dioda juga
mempunyai fungsi yang tidak ditujukan untuk penggunaan penyearahan.
2.2. Pelipat Tegangan Setengah Gelombang
Pelipat tegangan dengan dioda berfungsi untuk melipat gandakan suatu tegangan
input menjadi tegangan output DC yang lebih besar. Dengan menggunakan rangkaian
pelipat tegangan (voltage multiplier) pada skunder trafo yang relatif kecil dapat
diperoleh tegangan searah keluaran sebesar dua, tiga, empat atau lebih kali lipat
tegangan input. Rangkaian pelipat tegangan dapat dibuat dengan komponen dasar dioda
dan kapasitor, dengan konfigurasi setengah gelombang dan gelombang penuh.
Rangkaian ini banyak digunakan pada pembangkit tegangan tinggi namun dengan arus
yang kecil seperti pada catu daya tabung gambar. Berikut contoh rangkaian pelipat
2
tegangan 2 kali setengah gelombang dengan dioda.
Gambar 2.1 Pelipat Tegangan Setengah Gelombang
Pada saat tegangan skunder trafo berpolaritas positip (setengah siklus positip), maka
dioda D1 menghantar dan dioda D2 tidak menghantar. Secara ideal dioda yang sedang
menghantar dianggap hubung singkat. Oleh karena itu C1 diisi tegangan melalui D1
hingga mencapai Vm dengan polaritas seperti ditunjukkan pada gambar berikut.
Pada saat setengah siklus berikutnya yaitu siklus negatip, maka dioda D1 tidak
menghantar dan dioda D2 menghantar. Oleh karena itu kapasitor C2 diisi tegangan dari
skunder trafo sebesar Vm dan dari C1 sebesar Vm, sehingga total sebesar 2 Vm. Apabila
pada output diberi resistor beban (RL), maka tegangan pada ujung C2 turun selama
siklus positip dan diisi kembali hingga 2 Vm selama siklus negatip. Bentuk gelombang
3output pada ujung C2 adalah seperti bentuk output penyearah setengah gelombang
dengan filter C. Tegangan puncak inverse (PIV) untuk setiap dioda adalah 2 Vm.
2.3. Pelipat Tegangan Gelombang Penuh
Pelipat tegangan gelombang penuh pada prinsipnya sama dengan pelipat tegangan
setengah gelombang, yaitu melipat gandakan suatu tegangan input pada outputnya.
Rangkaian pada gambar berikut adalah contoh dari pelipat tegangan dua kali gelombang
penuh. Rangkian dasar pelipat tegangan dua kali gelombang penuh dapat disusun
dengan 2 buah dioda dan 2 buah kapasitor yang diberi tegangan input arus bolak balik
(AC). Contoh rangkaian pelipat tegangan dua kali gelombang penuh dapat dilihat pada
gambar rangkaian berikut.
Gambar 2.2 Pelipat Tegangan Gelombang Penuh
Selama siklus positip dari skunder trafo dioda D1 menghantar dan C1 mengisi
tegangan hingga Vm, sedangkan dioda D2 tidak menghantar (gambar prinsip kerja 1).
Selama siklus negatip dioda D2 menghantar dan C2 mengisi tegangan hingga Vm,
sedangkan dioda D1 tidak menghantar (gambar prinsip kerja 1). Tegangan puncak
inverse (PIV) untuk setiap dioda adalah 2 Vm. Berikut gambar prinsip kerja rangkaian
pelipat tegangan dua kali gelombang penuh.
4
Jika tidak ada beban, maka tegangan pada ujung C1 dan C2 adalah 2 Vm. Jika
beban dipasang pada output, maka bentuk gelombang pada ujung C1 dan C2 adalah
seperti halnya pada kapasitor yang diumpankan dari penyearah gelombang penuh.
Perbedaannya adalah bahwa pada rangkaian pelipat tegangan ini C1 dan C2
berhubungan secara seri, sehingga nilainya lebih kecil dari masing-masing C.
2.3. Faktor Kerut (Ripple)
Keluaran dari penyearah terdiri dari tegangan searah dan tegangan bolak balik atau
ripple. Tegangan kerut berbanding langsung terhadap arus beban (RL). Faktor kerut
didefinisikan :
r=Hargaefektif komponen signal ACHargarata−rata signal DC
r=Vr (rms)
Vdc
Dimana :
Vr (rms) = harga tegangan kerut yang terukur oleh volt meter AC.
Vdc = harga tegangan keluaran DC yang terukur oleh volt meter DC.
5
3. ALAT-ALAT YANG DIPERGUNAKAN
No Alat-alat dan komponen Jumlah
1 Trafo step down engan center tap 12 – 6 V 1
2 Multimeter analog 1
3 Osiloskop 1
4 Dioda silikon 2
5 Resistor 1 kΩ 10 kΩ
1
1
6 Kapasitor 47 𝜇F 2
7 Kabel-kabel penghubung Secukupnya
4. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN
Langkah-langkah dalam melakukan percobaan adalah sebagai berikut :
A. Rangkaian Pelipat Ganda Tegangan ½ Gelombang
1. Buatlah rangkaian seperti gambar 1 dengan resistor RL sebesar 10 kΩ,
kapasitor C1 dan C2 sebesar 47𝜇𝐹, tegangan input sebesar 12 Vpp.
2. Dengan menggunakan osilosko, ukurlah tegangan input AC antara titik X dan
titik Y Vin(p) dan tegangan ripple peak to peak Vin(pp)
6
3. Ukurlah tegangan output pada RL Vout (DC) dan tegangan pada kapasitor
C1 dan C2 dengan voltmeter dc
4. Gambar bentuk gelombang VC1, VC2 dan Vout (dc)
5. Hitunglah Vout (dc) dibanding Vin (p) dan frekuensi ripple
B. Rangkaian Pelipat Ganda Tegangan Gelombang Penuh
6. Buatlah rangkaian seperti gambar 2 dengan resistor RL sebesar 10kΩ,
kapasitor C1 dan C2 sebesar 47μF, tegangan input 12Vpp, lalu ulangi langkah 3)
dsampai langkah 5)
7. Ganti resistor RL 10kΩ menjadi 1kΩ lalu ulangi langkah 3) sampai langkah
5)
7
5. DATA HASIL PERCOBAAN
No. Percobaan : 06 Pelaksanaan
Praktikum
: 4 Oktober 2013
Judul :Garis Beban Dioda Penyerahan Laporan : 9 Oktober 2013
Mata Kuliah :Laboratorium
Elektronika
Nama Kelompok : Ilham Gumanti
Kelas/Kelompok : TT-3A/03 Linawati
Tahun Akademik : 2013
Tabel 1. Rangkaian Pelipat Ganda Tegangan ½ Gelombang
Vin(p)(VAC)
V ac (pp)(VAC)
V out (dc)(V)
VC1(V)
VC2(V)
f ripple(Hz)
8,6 17,2 10 5,5 12 1,16 50
Vin= 5,8 VAC
Tabel 2. Rangkaian Pelipat Ganda Tegangan Gelombang Penuh
R (Ω) V in(p)(VAC)
V ac (pp)(VAC)
V out (dc)(V)
VC1(V)
VC2(V)
f ripple (Hz)
10k 8,6 17,2 14 7 7 1,62 1001k 8,8 17,6 11 5,5 6 1,2
5100
Vin= 5,8 VAC
Vout(dc)
Vin(p)
Vout(dc)
Vin(p)
8
6. ANALISA DAN PEMBAHASAN
Pada tabel 1 danTabel 2, Kolom Vin(p) merupakan nilai tegangan AC yang terbaca
pada osiloskop. Sedangkan hasil output pelipat ganda tegangan V out (dc) dari
rangkaian Gambar 1 dan Gambar 2 merupakan nilai tegangan DC. Menurut teori hitung,
tegangan input Vin(p) harus diubah kebentuk tegangan DC dengan rumus: Vm(Veff) =
Vin(p) x 0,707.Maka Vm ini lah yang akan dilipatgandakan tegangannya dengan
rangkaian Gambar 1 dan Gambar 2
Dari hasil rangkaian pelipat ganda tegangan setengah gelombang, Tabel 1, didapat
nilai Vm Vm(Veff) = Vin(p) x 0,707 = 8,6VAC x 0,707 = 6,08VDC
Dan dari penjelasan dasar teori tentang cara kerja rangkaian pelipat ganda setengah
gelombang didapatlah V out (dc) = 2 x Vm = 12 V. Pada rangkaian Gambar 1 terlihat
bahwa pada saat dioda dipasangkan dengan kapasitor secara paralel, maka tegangan pada
V out (dc) dan VC2 akan sama karena adanya karakteristik dari rangkaian listrik paralel.
Hal yang sama terjadi untuk rangkaian Gambar 2 di mana Vm(Veff) = Vin(p) x
0,707. Dari hasil rangkaian pelipat tegangan gelombang penuh, Tabel 2, terlihat bahwa
saat dipasangkan beban 10kΩ hasil V out (dc) lebih besar di banding saat pasangkan
beban resistor 1kΩ. Dan hasil penjumlahan dari VC1 dan VC2 sama dengan V out (dc).
Hal ini memperlihatkan fungsi dari kapasitor sebagai penyimpan muatan dan meneruskan
arus AC dan menahan arus DC.
Dari rangkaian pelipat tegangan dua kali seperti yang sudah dijelaskan dan
dipraktekkan sebelumnya. Dapat dikembangkan rangkaian pelipat tiga, empat kali
tegangan input seperti pada Gambar 3. Dari penjelasan sebelumnya kiranya sudah cukup
jelas bagaimana prinsip kerja rangkaian pelipat tegangan menggunakan komponen dasar
dioda dan kapasitor.
9
Gambar 3. Rangkaian Pelipat Tegangan
7. KESIMPULAN
Rangkaian pelipat tegangan dapat dibuat dengan komponen dasar dioda dan
kapasitor.
pada saat pelipat tegangan gelombang penuh, nilai resistansi berpengaruh pada
hasil V out(DC). Semakin besar nilai beban (resistor) maka semakin besar pula
nilai keluarannya
Pada rangakain pelipat ganda gelombang penuh, rangkaian pelipat tegangan
dipasang secara seri. Maka, C1 dan C2 berfungsi sebagai penjumlah pada V out
(dc). Pada saat rangkaian pelipat ganda setengah gelombang, rangkaian pelipat
tegangan dipasang secara paralel maka tegangan di C2 akan sama hasilnya dengan
tegangan di V out (dc).
8. TUGAS
1. Jelaskan cara kerja rangkaian pelipat ganda tegangan !
2. Berapakah PIV (peak inverse voltage) dioda saat tidak konduksi ?
Jawaban:
1. Pada Pelipat Tegangan Setengah Gelombang, rangkaian Gambar 1, selama siklus
pada titik X negatif dan Y positif, dioda D2 tidak akan bekerja sedanggan dioda D1
bekerja mengaliri arus tegangan menuju C1 dan mengisi tegangan hingga Vm. Pada
siklus titik X positif dan titik Y negatif, dioda D1 tidak aktif dan D2 aktif dilewati
10
oleh arus tegangan Vm yang telah terisi pada siklus sebelumnya dan melewati C2
dan mengisi hingga tegangan 2Vm. Maka nilai tegangan yang menjadi output pada
beban adalah 2Vm karena adanya 2 siklus yang terjadi dan rangkaiaan dihubung
paralel dengan beban resistor yang menyebabkan VC2 = Vout.
Pada Pelipat Tegangan Gelombang Penuh, rangkaian Gambar 2, selama siklus
positif di titik X dan negatif di titik Y, dioda D2 menghantar dan C2 mengisi
tegangan hingga Vm, sedangkan dioda D1 tidak menghantar. Selama siklus negatif
di titik X dan positif di titik Y dioda D1 menghantar dan C2 mengisi tegangan
hingga Vm, sedangkan dioda D1 tidak menghantar. Nilai tegangan yang menjadi
output pada beban adalah 2Vm disebabkan adanya 2 siklus yang terjadi dan
rangkaiaan dihubung seri dengan beban resistor yang menyebabkan VC1 + VC2 =
Vout.
2. Tegangan puncak inverse (PIV) untuk setiap dioda adalah 2 Vm
DAFTAR PUSTAKA
Susanti, Anna. 2006. Laboratorium Elektronika Semester III. Depok: Politeknik Negeri
Jakarta
Noerbayana, Siti. “Aplikasi Dioda”. http://sitinoerbayana.blogspot.com. (10 September
2013)
Nofita Sari, Tiyara. “Karakteristik Dioda”. http://tiyaranofitasari.blogspot.com. (10
September 2013)
Purnama, Agus. “Pelipat Tegangan (Voltage Multiplier) Gelombang Penuh”.
http://elektronika-dasar.web.id. (5 Oktober 2013)
Purnama, Agus. “Pelipat Tegangan (Voltage Multiplier) Setengah Gelombang”.
http://elektronika-dasar.web.id. (5 Oktober 2013)
LAMPIRAN