2.12 Voltage-Multiplier Circuits

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

b) Rangkaian simulasi

c) Video Simulasi

6. Download File

1. Pendahuluan[kembali]

Dioda adalah komponen semikonduktor yang berfungsi mengalirkan arus listrik dalam satu arah. Dioda memiliki beberapa fungsi, termasuk sebagai penyearah arus, penyetabil tegangan, indikator, dan sakelar. Dioda digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah, menstabilkan tegangan, dan sebagai indikator cahaya. Dioda juga dapat digunakan untuk melindungi sirkuit dan dalam berbagai perangkat elektronik seperti lampu LED, perangkat penerangan, dan perangkat pembaca CD/DVD

Voltage multiplier circuit adalah sebuah rangkaian elektronik yang digunakan untuk mengubah daya listrik AC bertegangan rendah menjadi tegangan DC yang lebih tinggi dengan menggunakan rangkaian kapasitor dan dioda. Rangkaian ini dapat menghasilkan beberapa volt untuk perangkat elektronik, hingga jutaan volt untuk tujuan seperti eksperimen fisika energi tinggi dan pengujian keselamatan petir. Ada beberapa jenis pengganda tegangan, termasuk full wave voltage doubler, half wave voltage doubler, dan voltage tripler. Voltage multiplier circuit dapat digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, seperti power supply, telekomunikasi, peralatan medis, dan pengujian tegangan tinggi.

2. Tujuan[kembali]

Mengetahui dan memahami apa itu voltage-multiplier circuits
Mengetahui alat dan bahan untuk membuat suatu rangkaian
Mengetahui perbedaan antara tegangan doubler, tripler dan quadrupler

3. Alat dan Bahan[kembali]

Alat :

a. Voltmeter AC

Merupakan alat yang berfungsi sebagai pengukur tegangan listrik selain multimeter dan basicmeter. Dapat mengukur tegangan dengan batas maksimal 250 V. Alat ini memiliki fluksi magnetik yang masuk pada kepingan logam secara paralel. Fluks bolak-balik yang timbul mempengaruhi tegangan yang terjadi pada arus putar di dalam kepingan tersebut. Pada voltmeter digital, angka diskrit menunjukkan aktualisasi pengukuran pada tegangan AC dan DC.

b. Alternator

Alternator adalah suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik atau gerak menjadi energi listrik. Tenaga mekanik atau gerak dapat diperoleh dari panas, air, uap, dan lain-lain.

c. Transformator

Transformator adalah alat listrik yang berfungsi untuk mengubah taraf suatu tegangan Alternating Current (AC) ke taraf yang lain sesuai kebutuhannya. Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Transformator dapat memindahkan listrik antara dua buah rangkaian melalui induksi elektromagnetik.

d. Osiloskop

Oscilloscope (atau sering disebut dengan osiloskop) adalah alat elektronik yang digunakan untuk mengukur dan memvisualisasikan sinyal listrik.

Bahan :

a. Dioda

Dioda adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (kondisi panjar maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi panjar mundur). Dioda dapat disamakan sebagai fungsi katup di dalam bidang elektronika.

b. Kapasitor

Kapasitor (kondensator) yang dalam rangkaian elektronika adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik didalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.

c. Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika

4. Dasar Teori[kembali]

Rangkaian pengganda tegangan digunakan untuk mempertahankan tegangan puncak transformator yang relatif rendah sambil meningkatkan tegangan output puncak menjadi dua, tiga, empat, atau lebih dari tegangan puncak yang diperbaiki.

Voltage Doubler

Jaringan pada gambar 1.1 adalah pengganda tegangan setengah gelombang. Selama setengah siklus tegangan positif melintasi trafo, dioda sekunder D1 menghantar dan dioda D2 terputus, mengisi kapasitor C1 hingga tegangan puncak yang disearahkan (Vm).

gambar 1.1 (pengganda tegangan setengah gelombang)

Tegangan input mengisi kapasitor C1 ke Vm dengan polaritas yang ditunjukkan pada gambar 1.1a. Selama setengah siklus negatif dari tegangan sekunder, dioda D1 terputus dan dioda D2 melakukan pengisian kapasitor C2.

gambar 1.1a (setengah siklus positif)

kita bisa menjumlahkan tegangan di sekitar loop luar (lihat gambar 1.1b)

gambar 1.1b (setengah siklus negatif)

-Vm - VC1 + VC2 = 0

-Vm - Vm + VC2 = 0

maka diperoleh :

VC2 = 2Vm

Selanjutnya, pada setengah siklus positif, dioda D2 nonkonduktor dan kapasitor C2 akan melepaskan muatan melalui beban. Jika tidak ada beban yang terhubung pada kapasitor C2, kedua kapasitor tetap terisi (C1 ke Vm dan C2 ke 2Vm). Kemudian ada beban yang terhubung ke output dari pengganda tegangan, tegangan melintasi kapasitor C2 turun selama positif setengah siklus pada input dan kapasitor diisi ulang hingga 2Vm selama setengah siklus negatif.

Rangkaian pengganda lainnya adalah pengganda gelombang penuh pada gambar 1.2. Selama setengah siklus positif dari tegangan sekunder transformator (gambar 1.2a) dioda D1 menghantar, mengisi kapasitor C1 ke tegangan puncak Vm. Dioda D2 tidak menghantar pada saat ini. Selama setengah siklus negatif (gambar 1.2b) dioda D2 menghantar, mengisi kapasitor C2, sedangkan dioda D1 tidak menghantar. Jika tidak ada arus beban yang ditarik dari rangkaian, tegangan pada kapasitor C1 dan C2 adalah 2Vm. Jika arus beban ditarik dari rangkaian, tegangan di kapasitor C1 dan C2 sama dengan tegangan di kapasitor yang diumpankan oleh rangkaian penyearah gelombang penuh.

gambar 1.2 (pengganda tegangan gelombang penuh)

gambar 1.2a dan 1.2b (operasi alternatif setengah siklus pengganda tegangan gelombang penuh)

Voltage Tripler dan Quadrupler

gambar 1.3

Gambar 1.3 menunjukkan perluasan pengganda tegangan setengah gelombang, yang mengembangkan tiga dan empat kali tegangan input puncak. Dalam pengoperasiannya, kapasitor C1 mengisi daya melalui dioda D1 ke tegangan puncak Vm selama setengah siklus positif tegangan sekunder transformator. Kapasitor C2 mengisi daya hingga dua kali tegangan puncak (2Vm). Selama setengah siklus positif, dioda D3 menghantarkan dan tegangan pada kapasitor C2 mengisi kapasitor C3 ke tegangan puncak 2Vm yang sama. Pada setengah siklus negatif, dioda D2 dan D4 menghantarkan arus dengan kapasitor C3, mengisi kapasitor C4 hingga 2Vm.

Tegangan pada kapasitor C2 adalah 2Vm, pada C1 dan C3 adalah 3Vm, dan pada C2 dan C4 adalah 4Vm. Jika bagian tambahan dioda dan kapasitor digunakan, setiap kapasitor akan diisi ke 2Vm. Mengukur dari bagian atas belitan trafo (gambar 1.3) akan menghasilkan kelipatan ganjil dari Vm pada output, sedangkan mengukur tegangan output dari bagian bawah trafo akan menghasilkan kelipatan genap dari tegangan puncak Vm.

5. Percobaan[kembali]

a) Prosedur[kembali]

Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus.
Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
Tepatkan posisi letaknya dengan gambar rangkaian.
Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh.
Lalu mencoba menjalankan rangkaian, jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja.

b) Rangkaian simulasi [kembali]

rangkaian 1.1a (setengah siklus positif)

rangkaian 1.1b (setengah siklus negatif)

rangkaian 1.2a (siklus penuh positif)

rangkaian 1.2b (siklus penuh negatif)

rangkaian 1.3 (tegangan tripler dan quadrupler)

Prinsip kerja :

Rangkaian pengganda tegangan adalah jenis rangkaian listrik yang dirancang untuk menghasilkan tegangan output yang lebih tinggi daripada tegangan input yang diberikan. Prinsip kerja rangkaian pengganda tegangan didasarkan pada hukum Ohm dan hukum Kirchhoff.

Rangkaian pengganda tegangan terdiri dari dua buah kapasitor yang dihubungkan secara seri dan diantara keduanya terdapat sumber tegangan input. Saat sumber tegangan input diberikan, kapasitor pertama akan diisi dan tegangan pada kapasitor akan sama dengan tegangan input. Kapasitor kedua pada awalnya tidak memiliki muatan, dan oleh karena itu, tegangan pada kapasitor kedua juga sama dengan tegangan input.

Setelah kapasitor pertama terisi sepenuhnya, tidak ada arus yang mengalir ke kapasitor pertama lagi. Sebaliknya, kapasitor kedua mulai menerima arus dan mulai diisi dengan muatan dari kapasitor pertama. Kapasitor kedua juga mulai bertindak sebagai sumber tegangan dan menghasilkan tegangan output yang lebih tinggi daripada tegangan input.

Prinsip kerja rangkaian pengganda tegangan didasarkan pada kenyataan bahwa kapasitor menyimpan muatan listrik pada permukaannya. Ketika tegangan input diberikan, muatan listrik mengalir dari sumber tegangan ke kapasitor pertama dan disimpan di permukaannya. Kapasitor kedua kemudian diisi dengan muatan dari kapasitor pertama, dan dengan demikian, tegangan output yang dihasilkan menjadi lebih tinggi daripada tegangan input.

Dalam praktiknya, rangkaian pengganda tegangan memiliki kelemahan yaitu rentan terhadap kebocoran dan hambatan internal pada kapasitor. Oleh karena itu, rangkaian pengganda tegangan biasanya digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan arus listrik yang sangat rendah dan hanya memerlukan tegangan output yang relatif kecil.

c) Video Simulasi [kembali]