Penyearah Villard Rey

TEGANGAN TINGGI DC Pembangkit tegangan tinggi DC umumnya banyak digunakan dalam fisika terapan seperti instrumen dalam bidang nuklir (akselerator, mikroskop elektron), peralatan elektromedik (x-ray), peralatan industri (presipitat dan penyaringan gas buang di pembangkit listrik, industri semen, pengecatan elektrostatik dan pelapisan serbuk) atau eletronika komunikasi (televisi). Kebutuhan bentuk tegangan, tingkat tegangan dan besar arus serta kestabilan dari pembangkit tegangan tinggi tersebut akan berbeda satu aplikasi dengan lainnya. Tegangan tinggi DC banyak digunakan untuk pengujian dan penelitian susunan isolator dengan kapasitansi fungsi seperti kabel dan kapasitor. Pemanfaatan tegangan tinggi DC banyak dijumpai pada instalasi elektrostatik (penyaring gas buang, peralatan pengecatan), peralatan kedokteran (alat rontgen) dan pada fisika inti (pemercepat muatan). Pada umumnya pembangkitan tegangan tinggi searah dilakukan dengan penyearahan tegangan tinggi bolak-balik melalui dioda Selenium, Germanium dan Silizium. Dioda Selenium memiliki volume yang lebih besar, efisiensi yang rendah dan kapasitas penyaluran arus yang rendah. Tegangan tinggi searah banyak digunakan untuk pengujian dan penelitian susunan isolator dengan kapasitansi fungsi seperti pada kabel atau kondensator.Pemanfaatan tegangan tinggi searah dapat dijumpai pada instalasi elektrostatik, pada peralatan kedokteran dan pada fisika inti. Pada umumnya pembangkitan tegangan tinggi searah dilakukan dengan penyearahan tegangan tinggi bolak balik melalui dioda, kemudian dapat dilipat gandakan tingginya. Sedangkan generator elektrostatis sangan jarang digunakan. sebagai dioda penyearah biasa digunakan bahan selenium, germanium dan silizium. Dioda selenium memiliki volume yang lebih besar, efisiensi yang redah dan kapaita penyaluran arus yang rendah. Akan tetapi dioda sedemikian ini dapat menahan tegangan bolak balik sampai 600 kV tanpa kondensator pengarah tegangan, karena kapasitansi lapisan dioda yang tinggi. Ada beberapa macam rangakaian pelipat ganda tegangan antara lain Vilard, Greincher, dan Kaskade. Penyearah Villard/pelipat ganda tegangan Sebuah pengganda tegangan adalah sebuah sirkuit elektronik yang mengubah daya listrik AC bertegangan rendah menjadi tegangan DC yang lebih tinggi dengan menggunakan

kondensator dan diode yang dirangkai menjadi jaringan tertentu Pengganda tegangan dapat digunakan sebagai panjar tegangan dari beberapa milivolt hingga jutaan volt seperti untuk kepentingan penelitian fisika energi tinggi dan pengetesan keamanan terhadap petir. Pengganda tegangan yang paling umum adalah pengganda deret separuh gelombang, atau dikenal dengan aliran Villard. Sirkuit Villard terdiri dari sebuah kondensator dan diode. Walaupun sirkuit ini sangat sederhana, kerut keluarannya sangat buruk. Pada dasarnya, sirkuit ini adalah sirkuit penggenggam diode. Kondensator diisi hingga tegangan puncak AC (Vpk) pada siklus paruh negatif. Setelah beberapa siklus, semua gelombang AC tersuperimposekan pada keluaran tegangan DC di kondensator. Lembah negatif AC digenggam pada 0V (sebenarnya −VF, yaitu tegangan panjar maju diode), sehingga puncak positif keluaran adalah 2Vpk. Kerut puncak-kepuncak adalah bentuk gelombang AC 2Vpk dan tidak dapat diperhalus tanpa mengubahnya menjadi bentuk lain.

Rangkaian Villard

Gelombang Villard

Pada rangkaian ini tegangan output diambil dari titik jepitan yang terdapat pada diode D. Tegangan diode ini bernilai antara 0 sampai dengan 2Vmax. Bila rangkaian ini diberi R., maka nilai tegangan V tidak lagi tetap. Rangkaian villard adalah rangkaian sederhana dari sistem penggandaan tegangan. Kapasitor C dimuati sampai nilai tegangan puncak Vmax yang menyebabkan output dari tegangan tinggi akan menaik bila dibandingkan dengan tegangan dari transformator. Bila beban kosong IL – 0, maka V – Vmax dari diode , sedangkan Vmax dari diode D adalah V0(max) – 2Vmax Vd(max)T dari transformator.karena itu bila tidak ada pelicin maka tegangan tidak mungkin rata. Dengan mengasumsikan bahwa tegangan puncak dari sumber AC adalah +U s kita dapat menjelaskan cara kerja dari pengganda yaitu:

1. Puncak negatif (−Us): Kondensator C1 diisi muatan melalui diode D1 ke 0V (beda potensial di antara pelat-pelat kondensator adalah Us) 2. Puncak positif (+Us): potensial pada kondensator C1 bertambah melalui sumber tegangan, dengan demikian mengisi kondensator C2 ke 2Us melalui diode D2 3. Puncak negatif: Potensial pada kondensator C1 jatuh ke 0V, dengan demikian memungkinkan kondensator C3 untuk mengisi melalui diode D3 ke 2Us. 4. Puncak positif: Potensial pada kondensator C1 mencapai 2Us (sama seperti langkah 2), juga mengisi kondensator C4 ke 2Us. Tegangan keluaran (jumlah dari tegangan pada kondensator C2 dan C4) mencapai 4Us. Pada kenyataannya, diperlukan lebih banyak langkah untuk kondensator C4 untuk mencapai tegangan penuh. Menambah lebih banyak bagian yang sama dengan C1-D1-D2-C2, tegangan keluaran dapat ditambah menjadi 6Us, begitu juga seterusnya.