RSS

Power Supply Untuk Audio Amplifier (Bagian 2)

28 Jan

Power supply linier yang paling sederhana terdiri dari trafo untuk penurun tegangan, dioda penyearah, dan kapasitor untuk meratakan tegangan. Umumnya audio amplifier sekarang ini membutuhkan dua power supply beda tegangan (plus dan minus), namun karena identik maka kita bahas salah satunya saja. Gambarnya ada di bawah ini dengan R1 sebagai beban.

 powersupply normal

Kemudian sinyal yang ada pada trafo dan beban tergambar di bawah ini.

powersupply normal signal

Arus R1 adalah 860.75mA rms dengan tegangan ripple peak to peak sebesar 2.386V. C1 adalah kapasitor elektrolit (elco) dan C2 adalah kapasitor keramik atau film. C2 diperlukan agar redaman pada frekuensi tinggi mencukupi sampai sekitar 1 MHz. Umumnya nilai C2 dari 100nF sampai 1uF.

Untuk amplifier class AB, arus yang ditarik dari power supply tergantung besarnya daya keluaran yang dihasilkan ke amplifier. Makin besar daya keluaran makin besar pula arus yang ditarik dan makin besar pula tegangan ripple-nya. Saat tegangan ripple besar maka akan tertutupi (masking) oleh sinyal keluaran yang memiliki tegangan yang besar pula. Sehingga kapasitor yang dibutuhkan tidak terlalu besar.

Berbeda dengan amplifier class A, dengan atau tanpa sinyal masukan arus yang ditarik dari power supply tetap sehingga tegangan ripple juga tetap. Karena arus yang ditarik oleh amplifier class A ini cukup besar maka tegangan ripple-nya juga besar. Untuk mengurangi tegangan ripple tersebut diperlukan kapasitor penyearah yang cukup besar. Seringkali kapasitor penyearah yang besar tidak mencukupi sehingga memerlukan filter RC atau LC, capacitance multiplier, regulator tegangan, atau gabungannya. Jika tegangan ripple terlalu besar maka akan terdengar dengungan (hum) pada speaker saat tidak ada sinyal masukan.

Contoh perhitungan sederhana untuk menentukan spesifikasi trafo dan kapasitor penyearah.

Rumus:    Vrms = Vp / √2

Vrms = tegangan rms

Vp = tegangan puncak (peak)

Tegangan DC maksimum pada beban adalah Vp – 2Vd untuk penyerah jembatan penuh seperti contoh di atas. Dimana Vd adalah tegangan maju dioda yaitu sekitar 0,7V. Karena tegangan DC amplifier jauh lebih tinggi daripad tegangan maju dioda maka tegangan maju dioda tersebut bisa kita abaikan dalam perhitungan praktisnya.

Misalnya kita membutuhkan tegangan DC 35V, trafo yang dibutuhkan adalah:

Vrms = 35V/ √2 = 24.7V

Lalu kita cari tegangan trafo yang ada di pasaran. Kita bisa memakai tegangan trafo 24V atau 25V.

Arus trafo yang dibutuhkan untuk amplifier class AB dengan tegangan split +-35V adalah sebagi berikut. Pertama-tama kita cari daya yang dihasilkan oleh amplifier tersebut. Tegangan puncak yang dihasilkan oleh amplifier tersebut dibatasi oleh impedasi keluaran trafo dan tegangan saturasi dari transistor keluaran. Kita asumsikan tegangan jatuh karena impedansi trafo adalah 2V dan tegangan saturasi transistor keluaran 3V maka tegangan puncak maksimum pada beban 8 Ohm adalah 30V.

Vrms = 30V/ √2 = 21V

Daya rms = ( Vrms) 2/R = (21V)2/8 = 55Watt rms

Efisiensi daya pada amplifier class AB antara 60 – 75%. Kita ambil nilai terkecilnya (worse case) yaitu 60%. Jadi daya yang dibutuhkan adalah = 55Watt rms / 60% = 91 Watt rms. Ini adalah daya trafo minimal yang dibutuhkan. Arus trafo di dapat dari 91 Watt rms / (2 x tegangan trafo). Ini karena memakai trafo CT, sehingga arusnya adalah 1,82A. Kita bisa memakai trafo 2A. Namun prakteknya kita harus menghitung daya yang dibutuhkan dengan beban minimal 4 Ohm. Hal ini karena impedansi speaker 8 Ohm tidak rata terhadap frekuensi, bisa bervariasi antara 4 – 30 Ohm.  Jika target kita memakai speaker 4 Ohm, maka power supply harus mampu memberikan daya sebesar ketika amplifier tersebut dibebani 2 Ohm murni (rata).

Untuk kapasitor penyearah tidak ada besaran yang pasti. Yang penting adalah tidak ada suara dengungan (hum) pada saat tidak ada sinyal masukan. Ini tergantung dari besarnya Power Supply Ratio Rejection (PSRR) dari amplifier tersebut. Namun agar lebih mudah saya berikan panduan sederhananya di sini.

Untuk amplifier class AB, kapasitor yang dibutuhkan minimal adalah arus trafo x 3300uF. Misalnya kita memakai trafo 5A maka kapasitor penyearah yang dibutuhkan adalah 5 x 3300uF = 16500uF. Kita bisa memakai 2x 10000uF. Untuk trafo CT maka diperlukan 4x 10000uF. Sedangkan untuk amplifier class A nilai kapasitor yang diperlukan adalah 2x nilai kapasitor untuk amplifier class AB.

 
13 Komentar

Ditulis oleh pada 28 Januari 2014 in Audio, Uncategorized

 

Tag: , ,

13 responses to “Power Supply Untuk Audio Amplifier (Bagian 2)

  1. taufiqsunar

    28 Januari 2014 at 13:23

    wah, saya rikues tadi malem, langsung dibikin paginya😀

    menarik banget mas terutama untuk nilai kapasitornya, soalnya saya lihat banyak audiophilers DIY yg nge-paralel kapasitor banyak banget untuk power supply-nya

    ada penjelasannya gak mas kenapa perhitungan kapasitornya seperti itu?

     
    • anistardi

      28 Januari 2014 at 14:04

      Audiophile kan kebanyakan uang. Jadi ngga masalah pakai kapasitor yang banyak. Secara teknis dengan memparalel kapasitor kecil, ESR atau resistansi seri dari kapasitor makin kecil. Apalagi umumnya harga kapasitor kecil jauh lebih murah daripada harga kapasitor besar. Sebagai engineer atau disainer harus memilih keputusan (trade off) seberapa besar kapasitansi yang diperlukan. Boleh2 saja orang membuat disain mesin motor bebek memakai frame yang dipakai motogp, namun itu tidak lazim🙂

       
      • taufiqsunar

        29 Januari 2014 at 23:45

        owh iya juga ya ada resistansi dari kapasitor

        btw kalo linier trafo aja gini apa sudah aman untuk supply audio amp? apa gak perlu dikasih regulator lagi?

         
      • anistardi

        30 Januari 2014 at 01:25

        Aman, sudah terbukti berjuta2 amplifier pakai powersupply semacam ini. Kalau tegangannya tidak melebihi tegangan kerja komponen (elco, semiconductor) maka tidak akan ada yg meledak🙂. Regulator diperlukan jika rangkaian sensitif terhadap perubahan tegangan power supply. Jika hanya menginginkan tambahan power supply ratio rejection maka hanya diperlukan tambahan filter (RC atau LC atau semacamnya) atau pakai capacitance multiplier.

         
  2. taufiqsunar

    30 Januari 2014 at 02:48

    nah, tahunya tidak sensitif itu darimana ya mas? soalnya kan pasti semikonduktor itu ada ratingnya, apalagi listrik di Indonesia yang naik turun tegangannya. kalo di luar negeri, mungkin aman tanpa regulator langsung dari trafo disearahkan. paling enggak dikasih dioda zener lah untuk regulatornya.

     
    • anistardi

      30 Januari 2014 at 03:06

      Kalau kita mengerti cara kerja rangkaian elektronik tentu kita tahu dia seberapa sensitif terhadap tegangan powersupply. Sebagai engineer sebaiknya menghindari kira2. Kalau kurang yakin bisa diukur performanya dengan target range tegangan powersupply yang kita inginkan. Untuk standard internasional regulasi listrik adl +5% dan -10%. Regulator zener hanya untuk arus keluaran beberapa mili ampere, kalau amplifier bisa sampai 20A atau lebih tergantung dayanya.

       
      • taufiqsunar

        30 Januari 2014 at 09:47

        brarti +5% dan -10% itu cukup aman untuk semikonduktor kebanyakan ya mas?

         
      • anistardi

        30 Januari 2014 at 13:22

        Bukan seperti itu maksudnya. Itu standard spesifikasi listrik internasional. Kalau semiconductor itu macam2 keterbatasan terhapad tegangan powersupply. Misalnya transistor ada maksimum tegangan colector dan emitor atau tegangan drain dan source untuk fet. Itu bisa dilihat dari datasheetnya. Saya sarankan adik belajar dulu elektronika dasar dan elektronika lanjut. Lalu belajar memahami datasheet komponen elektronika.

         
  3. taufiqsunar

    30 Januari 2014 at 23:18

    bukan seperti itu juga mas. maksud saya, karena pake trafo langsung, tanpa regulator, kalo semisal tegangan inputnya naik turun, tentunya tegangan outputnya linier naik turun juga.

     
    • anistardi

      31 Januari 2014 at 01:24

      Ngga apa2 naik turun, asal dalam batas yang dinginkan. Range tegangan buat audio amplifier biasanya cukup lebar. Untuk amplifier yg memakai global negatif feedback, penguatannya tidak terpengaruh terhadap tegangan powersupply. Adik bisa simulasikan amplifier dalam berbagai tegangan powersupply. Jika performanya terpengaruh secara signifikan dalam range tegangan yg lebar berarti butuh regulator tegangan. Atau langsung saja ukur performa rangkaian yang sudah jadi dalam range tegangan yg tidak merusak rangkaian. Jika sudah eksperimen, kasih tahu hasilnya.

       
  4. nanang

    15 Maret 2014 at 09:10

    Pak Anis
    mau nanya jika di rangkaian psu digunakan trafo dengan sekunder 2 output (bukan ct), dengan 2 bridge dioda (seperti psu untuk gainclone), untuk mendapatkan tegang +- apakah bisa digannti dengan 2 trafo biasa ,
    terima kasih

     
    • anistardi

      15 Maret 2014 at 10:13

      Bisa saja. Kedua trafo disearahkan dengan dioda bridge. Misalnya sebut saja tegangan yg pertama VA dan yang kedua VB yang besarnya sama. Lalu tegangan minus VA dihubungkan ke tegangan plus VB dan menjadi Ground bagi kedua tegangan tersebut.

       
      • nanang

        17 Maret 2014 at 06:02

        Terimakasih pencerahnnya Pak Anis

         

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: