Bagaimana Cara Membuat Rangkaian Tripler Tegangan?

Diagram dan Kerja Rangkaian Tripler Tegangan

Apa itu Tripler Tegangan?

Sirkuit Tripler Tegangan adalah rangkaian yang melipattigakan tegangan input yaitu tegangan output akan menjadi tiga kali tegangan input puncak. Kita dapat membangun Rangkaian Tripler Tegangan dengan sangat mudah dengan menggunakan beberapa dioda dan kapasitor. Rangkaian tripler tegangan sebenarnya adalah jenis rangkaian pengganda yang memberikan tegangan output dua, tiga atau empat kali dari tegangan input puncak.

Rangkaian pengganda tegangan digunakan saat kita membutuhkan tegangan tinggi dan arus rendah. Pengganda tegangan juga digunakan untuk memperkecil ukuran trafo atau terkadang melepasnya. Mereka dapat sangat berguna dalam mengubah tegangan AC rendah menjadi tegangan DC tinggi dan diperlukan arus rendah.

Posting Terkait:

• Apa itu Sirkuit Linggis? Desain dan Pengoperasian
• Rangkaian Konverter 12V ke 5V

Komponen yang Diperlukan

• 3 Jumlah Dioda 1N4007
• 3 Jumlah Kapasitor 22μF
• 9-0-9 Step Down Transformer
• Multimeter Digital

Dioda (1N4007)

Dioda adalah perangkat searah yaitu memungkinkan aliran arus hanya dalam satu arah. Ini digunakan dalam banyak aplikasi elektronik seperti penyearah, pemrosesan sinyal, kliping/penjepitan sinyal, deteksi sinyal, pencampuran sinyal, dan banyak sistem elektronik. Ini memiliki dua terminal Anoda dan Katoda. Jadi, arus harus mengalir dari Anoda ke Katoda.

Sebenarnya, dioda bekerja berdasarkan prinsip semikonduktor. Jadi, ada dua jenis semikonduktor berdasarkan elektron bebas:tipe-N dan tipe-P.

Sebuah semikonduktor tipe-N memiliki banyak elektron bebas dan jumlah lubang positif yang sangat sedikit. Jadi, elektron disebut pembawa muatan mayoritas dan hole disebut pembawa muatan minoritas. Semikonduktor tipe P memiliki konsentrasi lubang positif yang lebih banyak dan konsentrasi elektron yang sangat sedikit. Jadi, pembawa mayoritas adalah hole dan pembawa minoritas adalah elektron.

Ketika daerah tipe-P dan tipe-N bersentuhan, pembawa mayoritas menyebar dari satu sisi ke sisi lain. Karena ada lebih sedikit lubang di wilayah tipe-N dan lebih sedikit elektron di wilayah tipe-P, maka karena perbedaan konsentrasi elektron bergerak menuju wilayah tipe-P dan lubang bergerak menuju wilayah tipe-N. Ketika elektron dari daerah tipe-N berdifusi dengan lubang di daerah tipe-P dan lubang dari daerah tipe-P berdifusi dengan elektron di daerah tipe-N, maka lapisan ion positif di sisi N dan lapisan ion negatif di sisi P muncul.

Kedua lapisan ini muncul di sepanjang garis persimpangan dua wilayah/semikonduktor. Daerah dua lapisan ion ini dikenal sebagai daerah penipisan atau lapisan penipisan karena tidak ada muatan di daerah ini karena semuanya bergabung kembali.

Setelah lapisan penipisan terbentuk, tidak ada difusi pembawa muatan dari kedua wilayah yang terjadi karena medan listrik yang dihasilkan dari wilayah penipisan ini.

Jika kita menghubungkan sisi P dioda dengan terminal positif baterai dan sisi N dengan terminal negatif, maka ini dikenal sebagai bias maju. Jika kita meningkatkan tegangan dari nol maka pada awalnya tidak ada arus yang mengalir melalui dioda, karena tidak ada tegangan yang cukup bagi pembawa muatan untuk melintasi penghalang potensial dari lapisan penipisan. Ketika tegangan yang diterapkan di dioda lebih besar dari satu-satunya arus yang dapat mengalir di dioda.

Jika kita menghubungkan sisi N dioda dengan terminal negatif baterai dan sisi P dengan terminal positif, maka ini dikenal sebagai bias balik. Ketika bias ini diterapkan maka elektron negatif di sisi P menarik ke arah terminal negatif dan lubang di sisi N tertarik ke arah terminal positif. Akibatnya lapisan penipisan menjadi lebih lebar dan karenanya dioda memblokir arus. Itu sebabnya dioda adalah perangkat searah.

Kapasitor

Kapasitor adalah alat yang digunakan untuk menyimpan energi dalam bentuk muatan. Mereka banyak digunakan dalam banyak aplikasi elektronik. Sebuah kapasitor terdiri dari dua pelat logam dan ada bahan dielektrik yang diisi di antara itu. Jadi ketika kita menerapkan potensial listrik di kedua pelat ini maka medan listrik dibuat di antara pelat ini. Muatan positif dikumpulkan di sisi negatif dan muatan negatif dikumpulkan di sisi positif.

Proses ini berlangsung sampai kedua pelat memiliki muatan yang cukup dan pada kondisi tersebut kapasitor dalam kondisi terisi penuh. Kedua pelat memiliki muatan yang sama dengan polaritas yang berbeda. Jadi medan listrik berkembang di antara pelat-pelat ini. Beginilah cara kapasitor menahan muatan. Sekarang mari kita lihat mengapa ada muatan dielektrik di antara dua pelat kapasitor.

Dielektrik memiliki molekul yang polar, yaitu mereka dapat bergerak menuju salah satu pelat berdasarkan muatan yang diterapkan pada pelat. Oleh karena itu molekul menyelaraskan diri sedemikian rupa sehingga lebih banyak elektron dapat ditarik ke arah pelat negatif dan lebih banyak elektron dapat ditolak keluar dari pelat positif. Sekarang jika kita melepas baterai setelah mengisi penuh kapasitor, kapasitor dapat menahan muatan ini untuk waktu yang lama. Dan ini adalah bagaimana ia bertindak sebagai elemen penyimpan energi. Jika Anda menerapkan beban di kedua terminal kapasitor, maka kapasitor mulai mengeluarkan daya dan arus mulai mengalir melintasi beban yang telah Anda sambungkan.

Sebuah kapasitor dapat digunakan di banyak tempat. Salah satu aplikasi dalam proyek ini. Ini dapat digunakan sebagai kapasitor bypass juga. Kapasitor bypass digunakan dengan IC untuk menyaring kebisingan di catu daya, seperti menangani riak dan fluktuasi yang disebabkan karena switching. Jadi ketika catu daya terputus pada saat itu kapasitor bertindak sebagai catu daya sementara. Mereka juga dapat digunakan dalam penyearah. Meskipun penyearah terdiri dari dioda tetapi peran kapasitor juga penting.

Output dari penyearah adalah bentuk gelombang kontinu yang jika dilewatkan dari kapasitor akan diubah menjadi sinyal DC halus karena pengisian dan pengosongan kapasitor. Satu lagi aplikasi kapasitor dalam penyaringan sinyal. Mereka digunakan untuk merancang filter yang banyak digunakan dalam pemrosesan sinyal. Jadi mereka digunakan di radio untuk menyetel frekuensi sehingga dapat memilih saluran yang sempurna di mana seseorang ingin mendengarkan. Penggunaan kapasitor yang terakhir namun tidak kalah pentingnya adalah untuk menyimpan energi. Masa pakainya jauh lebih baik daripada baterai normal dan dapat menyalurkan daya lebih cepat karena waktu pengisian dan pengosongannya benar-benar lebih sedikit.

Diagram Sirkuit Tripler Tegangan

Rangkaiannya sangat sederhana. Anda dapat membuat sirkuit ini di papan tempat memotong roti atau menyoldernya di Perfboard. Anda hanya perlu mengikuti diagram sirkuit dan Anda sudah siap. Pertama, sambungkan terminal 9V transformator dengan terminal positif kapasitor. Sekarang, hubungkan terminal negatif kapasitor ini ke terminal positif dioda dan kemudian hubungkan terminal negatif dioda ini ke terminal 0V Transformer. Sekarang, hubungkan terminal negatif dioda lain dengan terminal positif dioda ini dan terminal positif dengan terminal negatif dari terminal negatif kapasitor lain dan kemudian hubungkan terminal positif kapasitor ini dengan terminal transformator 0V.

Sekarang, Anda perlu menghubungkan terminal positif kapasitor ketiga dengan terminal negatif dioda sebelumnya dan terminal negatif dengan terminal positif dioda ketiga dan kemudian menghubungkan terminal negatif dioda ini dengan Terminal 0V transformator.

Kami menggunakan transformator 9-0-9 untuk menurunkan listrik AC 220V. Sekarang, pada setengah siklus positif pertama, dioda D1 mendapat bias maju dan kapasitor C1 diisi dari D1 ke nilai tegangan puncak (Vpeak). Dan, dalam setengah siklus negatif, dioda D2 diberi bias maju dan dioda D1 diberi bias mundur. D1 tidak membiarkan pengosongan kapasitor C1. Kapasitor C2 diisi dengan tegangan gabungan C1 (Vpeak) dan tegangan puncak negatif dari sumber listrik AC, sehingga diisi ke 2Vpeak.

Selama setengah siklus positif kedua, dioda D1 dan D3 melakukan dan D2 mendapatkan bias mundur. Jadi, kapasitor C3 mengisi tegangan yang sama dengan C2 yaitu 2Vpeak. Sekarang, seperti yang dapat kita lihat bahwa kapasitor C1 dan C3 dirangkai seri sehingga tegangan total kapasitor ini adalah Vpeak + 2Vpeak =3Vpeak. Ini adalah bagaimana kita mendapatkan nilai tiga kali lipat dari tegangan yang diberikan sebagai output. Secara analitis, perhitungan di atas bisa jadi benar. Tapi kita harus mempertimbangkan aspek praktis juga. Sebenarnya, beberapa tegangan juga turun di dioda, sehingga tegangan output tidak tepat tiga kali dari tegangan input. Ini akan menjadi:

Vout =3 x Vpeak – tegangan jatuh di seluruh dioda

Postingan Terkait: 

• Konverter Buck – Sirkuit, Desain, Operasi, dan Contoh
• Apa itu Konverter Boost? Diagram Sirkuit dan Kerja

Kerja Rangkaian Tripler Tegangan

Tegangan sisi input akan diukur dari transformator dan tegangan sisi output akan diukur dari dioda ketiga. Pertama-tama atur kenop multimeter digital ke kisaran 20V dan ukur tegangan input dan kemudian ukur tegangan sisi output dengan mengubah jangkauan. Dalam proyek ini kami telah menggunakan transformator 9V untuk memberikan input. Nilai ini adalah nilai RMS sehingga untuk menentukan tegangan puncak ke puncak, kita perlu mengalikannya dengan 2, sehingga Vpeak =9 x 2 =12,7 V

Jadi secara analitis output kita seharusnya 12,7 x 3 =38,1 V

Tapi ternyata sekitar 37,3 V. Jadi, penurunan tegangan dioda adalah 38,1- 37,3 =0,8V