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