SUB BAB 2.12 Voltage-Multiplier Circuits

[menuju akhir]

 1. Pendahuluan [kembali]

Voltage multiplier melibatkan penggunaan kapasitor dan dioda untuk meningkatkan tegangan listrik. Rangkaian ini bekerja dengan memanfaatkan siklus pengisian dan pengosongan kapasitor dalam menghasilkan tegangan keluaran yang lebih tinggi dari tegangan masukan. Dengan menggabungkan beberapa tahap kapasitor dan dioda secara berurutan, tegangan keluaran dapat diperbesar secara signifikan. Voltage Multiplier sering digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pemrosesan sinyal, sirkuit pemancar dan penggunaan tabung katode.

 2. Tujuan [kembali]

  • Melengkapi tugas mata kuliah Elektronika.
  • Mengetahui pengertian sirkuit pengganda tegangan dan klasifikasinya.
  • Mengetahui alat dan bahan untuk membuat suatu rangkaian.
  • Mengetahui perbedaan antara tegangan doubler, tripler dan quadrupler.
  • Mengetahui cara kerja tegangan doubler, tripler dan quadrupler.

 3. Alat dan Bahan [kembali]

BAHAN :

  • Alternator


Alternator merupakan perangkat elektromekanis yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Pada prinsipnya, generator listrik arus bolak-balik disebut dengan alternator, tetapi pengertian yang berlaku umum adalah generator listrik pada mesin kendaraan.

  • Transformator

Tranformator (trafo) adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah taraf tegangan AC ke taraf yang lainnya seperti menaikkan atau menurunkan tegangan AC. Trafo bekerja berdasarkan prinsip ekektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak-balik (AC).

  • Kapasitor Polar

Kapasitor adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Bahan penyusun kapasitor yaitu dua keping atau dua lembaran penghantar listrik yang dipisahkan menggunakan isolator listrik berupa bahan dielektrik.Kapasitor polar memiliki polaritas pada kedua kakinya yaitu polaritas positif (+) dan polaritas negatif (-) dan termasuk dalam kelompok kapasitor yang memiliki nilai kapasitas yang tetap dan memiliki nilai kapasitas yang besar (biasanya uF).

  • Dioda

Dioda merupakan komponen aktif yang sering ditemukan pada berbagai perangkat elektronik. Dioda dibuat dari bahan semikonduktor, serta berfungsi untuk menyearahkan sekaligus sebagai penghambat arus listrik. Dioda digunakan untuk menyearahkan dan menghambat arus, terdiri dari berbagai bahan semikonduktor. 

ALAT :

  • Voltmeter DC

Voltmeter merupakan suatu alat yang dimanfaatkan untuk mengukur tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Umumnya bentuk penyusunan pararel berdasarkan pada tempat komponen listrik hendak diukur. Dimana dalam setiap komponen ditemukan tiga buah lempengan tembaga di dalamnya. Lempengan tersebut dipasangkan diatas Bakelit yang telah dirangkai dan menyatu dalam tabung plastik atau kaca. Pada lempengan bagian luar dinamakan anode, sementara itu lempengan tengah disebut katode.

 4. Dasar Teori [kembali]

Rangkaian Pengganda Tegangan adalah perangkat yang dirancang untuk menghasilkan tegangan keluaran yang merupakan kelipatan dari tegangan masukan. Mereka sering digunakan untuk mencapai tingkat tegangan yang lebih tinggi dibandingkan sirkuit lama yang dikembangkan di masa lalu, terutama dalam situasi di mana efisiensi dan desain kompak sangat penting. Ada empat jenis rangkaian pengali tegangan yang dinamakan Tegangan Setengah Gelombang Ganda, Pengganda Tegangan Gelombang Penuh, Tegangan Tiga Kali Lipat, dan Tegangan Quadrupler.

  • Tegangan Doubler

Jaringan Gambar 2.121 adalah doubler tegangan setengah gelombang. Selama tegangan positif setengah siklus di transformator, dioda sekunder D1 melakukan pengisian kapasitor C1 dan dioda D2 terputus, pengisian daya kapasitor C1 hingga puncak tegangan (Vm). Diode D1 idealnya singkat selama setengah siklus ini, dan tegangan input mengisi daya kapasitor C1 ke Vm dengan polaritas yang ditunjukkan dalam Gbr. 2.122a. Selama setengah siklus negatif tegangan sekunder, dioda D1 terputus dan dioda D2 melakukan pengisian kapasitor C2. Karena diode D2 bertindak sebagai singkat selama setengah siklus negatif (dan dioda D1 terbuka), kita dapat menjumlahkan tegangan di sekitar loop luar (lihat Gbr. 2.122b):

dari mana :
FIG.2.123
Tegangan setengah gelombang ( doubler )


 FIG.2.124 
Operasi ganda, menunjukkan setiap setengah siklus
operasi: (a) siklus setengah positif; (b) siklus setengah negatif.

Pada siklus setengah positif berikutnya, dioda D2 adalah nonkonduktor dan kapasitor C2 akan keluar melalui beban. Jika tidak ada beban yang terhubung di seluruh kapasitor C2, kedua kapasitor tetap dikenakan beban—C1 ke Vm dan C2 hingga 2Vm. Jika, seperti yang diharapkan, ada beban yang terhubung ke output voltase doubler, tegangan di seluruh kapasitor C2 turun selama setengah siklus positif (pada input) dan kapasitor diisi ulang hingga 2Vm selama setengah siklus negatif. Bentuk gelombang output di seluruh kapasitor C2 adalah sinyal setengah gelombang disaring oleh filter kapasitor. Tegangan terbalik puncak di masing-masing dioda adalah 2Vm. Sirkuit doubler lainnya adalah doubler gelombang penuh dari gbr. 2.123. Selama setengah siklus positif tegangan sekunder transformator (lihat Diode D1 Gbr. 2.124a) pengisian daya kapasitor C1 ke tegangan puncak Vm. Diode D2 tidak kondusif saat ini.

FIG.2.125 
Tegangan gelombang penuh Doubler.



FIG.2.126
Halfcycles alternatif operasi untuk gelombang penuh
tegangan doubler.

Selama setengah siklus negatif (lihat Gbr. 2.124b) dioda D2 melakukan pengisian kapasitor C2 saat dioda D1 nonkonduktor. Jika tidak ada arus beban yang ditarik dari sirkuit, tegangan di seluruh kapasitor C1 dan C2 adalah 2Vm. Jika arus beban ditarik dari sirkuit, tegangan di seluruh kapasitor C1 dan C2 sama dengan yang di seluruh kapasitor diumpankan oleh sirkuit rectifier gelombang penuh. Satu perbedaan adalah bahwa kapasitas efektif adalah C1 dan C2 dalam seri, yang kurang dari kapasitas C1 atau C2 Sendirian. Nilai kapasitor yang lebih rendah akan memberikan tindakan pemfilteran yang lebih buruk dari pada sirkuit filter singlecapacitor.

Tegangan terbalik puncak di setiap dioda adalah 2Vm, seperti untuk kapasitor filter Sirkuit. Singkatnya, sirkuit tegangan-doubler setengah gelombang atau gelombang penuh menyediakan dua kali tegangan puncak trafo sekunder sambil tidak memerlukan transformator yang disadap pusat dan hanya peringkat PIV 2Vm untuk dioda.

    • Tegangan Tripler dan Quadrupler
    Gambar 2.125 menunjukkan perpanjangan doubler tegangan setengah gelombang, yang berkembang
    tiga dan empat kali tegangan input puncak. Harus jelas dari pola sirkuit bagaimana dioda dan kapasitor tambahan dapat disambungkan sehingga tegangan output mungkin juga lima, enam, tujuh, dan sebagainya, kali puncak dasar tegangan (Vm).

    FIG.2.127
    tegangan tripler dan quadrupler.

    Dalam operasi kapasitor C1 mengisi daya melalui dioda D1 ke tegangan puncak, Vm, selama setengah siklus positif dari tegangan sekunder transformator. Kapasitor C2 beban untuk dua kali tegangan puncak 2Vm dikembangkan oleh jumlah tegangan di seluruh kapasitor C1 dan transformator, selama setengah siklus negatif dari tegangan sekunder transformator. Selama setengah siklus positif, dioda D3 melakukan dan tegangan di seluruh kapasitor C2 mengisi daya kapasitor C3 ke tegangan puncak 2Vm yang sama. Pada halfcycle negatif, dioda D2 dan D4 melakukan dengan kapasitor C3, pengisian C4 hingga 2Vm. Tegangan di seluruh kapasitor C2 adalah 2Vm, di C1 dan C3 itu adalah 3Vm, dan di C2 dan C4 itu adalah 4Vm. Jika bagian tambahan dioda dan kapasitor digunakan, setiap kapasitor akan dikenakan biaya hingga 2Vm. Mengukur dari atas trafo berliku (Ara. 2.125) akan memberikan kelipatan Vm ganjil pada output, sedangkan mengukur output tegangan dari bagian bawah transformator akan memberikan kelipatan bahkan dari puncak tegangan, Vm. Peringkat transformator hanya Vm, maksimum, dan setiap dioda di sirkuit harus dinilai pada 2Vm PIV. Jika beban kecil dan kapasitor memiliki sedikit kebocoran, tegangan dc yang sangat tinggi dapat dikembangkan oleh jenis sirkuit ini, menggunakan banyak bagian untuk meningkatkan tegangan dc.

     5. Percobaan [kembali]

         a). Prosedur

    1. Siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
    2. Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
    3. Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
    4. Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
    5. Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja.

         b). Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja 

    • Simulasi Tegangan Doubler Half-wave

    Masukkan Input 20V dan Frekuensi 1Hz

    Output :

    Siklus Positif dan Siklus Negatif :
    • Simulasi Tegangan Doubler Full-wave.

    Masukkan input 15V dan frekuensi 5Hz

    Output :

    Siklus Positif dan Siklus Negatif :

    • Simulasi Tegangan Tripler dan Quadrupler.

    Masukkan input 15V dan frekuensi 5Hz

    Output :

         c). Video Simulasi

    • Rangkaian 2.125 - Full wave voltage doubler

    • Rangkaian 2.123 - Half wave voltage doubler

     6. Download File [kembali]

    [menuju awal]

     


    Komentar

    Posting Komentar

    Postingan populer dari blog ini

      BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA 2023     OLEH:  MUHAMMAD IQBAL RIALDINO 2310952056 DOSEN PENGAMPU : Dr. Darwison, M.T     Referensi:  1.Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978- 602-9081-10-7, CFerila, Padang  2.Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978- 602-9081-10-7, CV Ferila, Padang 3. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013  4. Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002.  5. Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005  6. Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007.  7. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2015.  
    Baca selengkapnya