Filter dalam rangkaian penyearah

Filter dalam rangkaian penyearah Penyearah yang dilengkapi Filter Kapasitor berfungsi agar tegangan penyearahan gelombang AC lebih rata dan menjadi tegangan DC maka dipasang filter kapasitor pada bagian output rangkaian penyearah seperti terlihat pada gambar berikut.

Fungsi kapasitor pada rangkaian diatas untuk menekan riple yang terjadi dari proses penyearahan gelombang AC. Setelah dipasang filter kapasitor maka output dari rangkaian penyearah gelombang penuh ini akan menjadi tegangan DC (Direct Current) yang dpat diformulasikan sebagai berikut :

Dan untuk nilai riple tegangan yag ada dapat dirumuskan sebagai berikut

Kemiringan kurva antara pengisian dan pengosongan tergantung dari besar arus yang mengalir ke beban (R). Jika arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva antara pengisian dan pengosongan capasitor akan membentuk garis horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva tersebut akan semakin tajam. Tegangan yang keluar akan berbentuk gigi gergaji dengan tegangan ripple yang besarnya adalah :

VRiple = VM -VL 

dan tegangan dc ke beban adalah Vdc = VM + VR/2
Rangkaian penyearah yang baik adalah rangkaian yang memiliki tegangan ripple (Vr) paling kecil. VL adalah tegangan discharge atau pengosongan kapasitor C, sehingga dapat ditulis :

VL = VM e -T/RC 

Jika persamaan (3) disubsitusi ke rumus (1), maka diperole Vr = VM (1 – e -T/RC) 

Jika T <<> 1 – T/RC-T/RC 

sehingga jika ini disubsitusi ke rumus (4) dapat diperoleh persamaan yang lebih sederhana : 

VR = VM(T/RC) 

VM/R tidak lain adalah beban I, sehingga dengan ini terlihat hubungan antara beban arus I dan nilai kapasitor C terhadap tegangan ripple VR. Perhitungan ini efektif untuk mendapatkan nilai tegangan ripple yang diinginkan.

VR = I T/C 

Rumus ini mengatakan, jika arus beban I semakin besar, maka tegangan ripple akan semakin besar pula. Sebaliknya jika kapasitansi C semakin besar, tegangan ripple akan semakin kecil. Untuk penyederhanaan biasanya dianggap T=Tp, yaitu periode satu gelombang sinus dari jala-jala listrik yang frekuensinya 50Hz atau 60Hz. Jika frekuensi jala-jala listrik 50Hz, maka T = Tp = 1/f = 1/50 = 0.02 det. Ini berlaku untuk penyearah setengah gelombang. Untuk penyearah gelombang penuh, tentu saja frekuensi gelombangnya dua kali lipat, sehingga T = 1/2 Tp = 0.01 det. 

Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian gambar diatas. Sebagai contoh, anda mendisain rangkaian penyearah gelombang penuh dari catu jala-jala listrik AC 220V/50Hz untuk mensuplai beban sebesar 0.5 A. Berapa nilai kapasitor yang diperlukan sehingga rangkaian ini memiliki tegangan ripple yang tidak lebih dari 0.75 Vpp. Jika dari rumus diatas akan diperoleh rumus sebagai berikut: 

C = I.T/Vr = (0.5) (0.01)/0.75 = 6600 uF 

Jika dipasaran tidak tersedia kapasitor yang demikian besar, tentu bisa dengan cara memparalel dua atau tiga buah kapasitor.