RSS

Blameless 1200

22 Nov

Beberapa teman saya minta dibuatkan simulasi amplifier kelas AB dengan memakai trafo 55VCT untuk aplikasi audio pro (biasa disebut audio untuk out door atau lapangan) yang mampu dibebani sampai 2 Ohm. Transistor yang dipakai harus yang umum beredar di pasaran, ini artinya saya tidak bisa memakai transistor terbaik yang saya punya! Amplifier tersebut harus sederhana dan memiliki spesifikasi yang cukup baik. Mungkinkah? Berhari-hari saya mikirkan hal ini.

Kemudian saya buat simulasi amplifier dengan topologi Lin atau Blameless yang cara perancangannya sudah dibahas pada artikel sebelumnya. Topologi ini sangat gampang perancangannya dan saya beberapa kali berhasil mengimplementasikan dari simulasi dengan satu kali prototype. Langsung jadi tanpa masalah. Tapi untuk aplikasi audio pro, rangkaian proteksi untuk transistor final merupakan suatu keharusan. Inilah masalahnya, karena semua rangkaian proteksi akan meningkatkan THD (Total Harmonic Distortion). Setelah berpuluh-puluh kali mencoba akhirnya ketemu cara membatasi arus transistor final dengan hanya sedikit kenaikan THD pada beban 2 Ohm ke atas. Masalah kedua adalah beban sekecil 2 Ohm membutuhkan penguatan arus yang sangat tinggi pada bagian output agar THD-nya cukup kecil. Jadi mau tidak mau harus memakai transistor 3 tingkat seperti triple emitter follower atau semacamnya. Namun agar arus biasnya stabil terhadap suhu, konstruksinya cukup sulit untuk diimplementasikan.

Akhirnya simulasi tersebut berhasil saya buat. Schematic-nya ada di bawah ini.

Blameless1200

Bagian Output

Bagian output memakai konfigurasi triple emitter follower, yaitu Q13 – Q30. Transistor final, Q17 – Q30 memakai 2SC5200 dan 2SA1943 yang murah. Transistor driver, Q15 dan Q16 juga memakai 2SC5200 dan 2SA1943 karena pertimbangan harganya yang sedikit lebih murah daripada MJE15032 dan MJE15033. Untuk transistor pre-driver, Q13 dan Q14 memakai 2SC4793 dan 2SA1837. Transistor pre-driver dan driver bekerja pada kelas A dan transistor final pada kelas AB. Transistor driver dan final harus dipasang pada pendingin yang sama. Ini berkaitan dengan perancangan bias servo yang akan dibahas selanjutnya. Untuk transistor pre-driver cukup memakai pendingin kecil, tidak memakai pendingin tidak masalah tapi lebih baik memakai pendingin. Transistor pre-diver ini tidak boleh dipasang pada pendingin transistor driver/final. Pendingin utama harus yang sangat besar dan tebal, sebesar-besarnya yang bisa didapatkan dipasaran dan ditambah kipas/fan.

Bias Servo 

Bias servo atau VBE multiplier gunanya menyediakan tegangan bias bagian output. Bias servo ini adalah transistor Q10 yang harus dipasang pada pendingin transistor driver/final. Trimpot R19 untuk mengatur arus bias (arus kolektor transistor final saat tidak ada sinyal) sebesar 65mA masing-masing transistor. Ini akan membuat hangat pendingin yang besar walaupun tanpa sinyal. Koefisien suhu tegangan kolektor-emitor transistor bias servo sebesar -10mV/ᵒC lebih tinggi dari koefisien suhu transistor driver dan final yang sebesar -8,8mV/ᵒC. Hal ini menyebabkan arus bias turun jika suhu pendingin naik. Untuk amplifier berdaya besar, bias seperti ini diinginkan agar transistor final tetap aman walaupun THD akan naik saat suhu pendingin naik. D3 dan D4 menyebabkan arus bias turun jika suhu lingkungan naik.

V/I Limiter

V/I Limiter atau pembatas tegangan dan arus pada transistor final agar transistor final bekerja pada daerah Safe Operating Area (SOA)-nya. Rangkaian proteksi ini dibentuk oleh Q11 dan Q12. Kedua transistor ini akan bekerja jika tegangan basis-emitornya lebih besar dari 0,6V, kemudian melalui D6 dan D7 akan menghubungsingkatkan basis transistor pre-driver ke output amplifier. Dengan adanya V/I limiter ini, masing-masing transistor final arusnya dibatasi maksimal 5A.

Voltage Amplification Stage (VAS)

VAS memakai konfigurasi Hawksford cascode, yaitu Q8 dan Q9. Kaskade (cascode) mengurangi efek Early Voltage dan ketidaklinieran kapasitansi basis-kolektor Q9. Sedangkan Hawksford cascode mengimplementasikan error correction dengan umpan balik referensi tegangan pada basis Q8 ke emitor Q9 sehingga akan menghasilkan THD yang lebih kecil daripada kaskade biasa. Referensi tegangan basis Q8 adalah LED yang berwarna biru yang memiliki tegangan maju sekitar 3,2V (LED warna lain memiliki tegangan maju yang berbeda). Ini menyebabkan tegangan kolektor-emitor Q9 tetap. Beban VAS adalah sumber arus tetap (constant current source) Q7 sebesar 8,3mA. Baik Q7 dan Q8 harus memakai pendingin kecil. Referensi tegangan Q7 dari LED berwarna merah yang memiliki tegangan maju sekitar 1,8V. Sumber arus tetap diperlukan sebagai beban VAS agar impedansi beban VAS tinggi. Jika tidak akan percuma memakai output triple emitter follower.

VAS diberi kompensasi Transitional Miller Compensation (TMC) yaitu C5, C8 dan R12. Jenis kompensasi ini menghasilkan penguatan loop terbuka pada frekuensi tinggi naik dibandingkan kompensasi Miller. Ini menyebabkan THD pada frekuensi tinggi turun. C10 untuk meningkatkan phase margin-nya.

VAS perlu juga diproteksi dengan transistor Q6 yang membatasi arus VAS maksimal sebesar 18mA. Q6 akan bekerja jika V/I limiter bekerja.

Bagian Input

Bagian input dari topologi Lin adalah penguat diferensial atau Long Tail Pair (LTP). Penguat diferensial ini dibentuk oleh transistor Q1 dan Q5. Beban LTP berupa cermin arus Q2 dan Q4 yang memaksa arus kolektor Q1 dan Q5 sama besarnya. Besarnya arus LTP ditentukan oleh sumber arus tetap Q3 sebesar 4,4mA. R7 untuk mengurangi disipasi daya Q3. Karena beban LTP berupa cermin arus, maka diperlukan R4 dan R8 agar penguatannya tidak terlalu tinggi sekaligus meningkatkan slew rate nya. Q1 dan Q5 harus ditempel badannya agar DC offset relatif stabil terhadap suhu.

Hasil Simulasi

Hasil simulasi amplifier ini adalah sebagai berikut:

Phase Margin = 71 derajat.

Gain Margin = 13 dB

THD pada 219 Watt, 8 Ohm, 1kHz = 0.000266%

THD pada 219 Watt, 8 Ohm, 20kHz = 0.000924%

THD pada 879 Watt, 2 Ohm, 1kHz = 0.000260%

THD pada 879 Watt, 2 Ohm, 20kHz = 0.001117%

Slew rate = 67V/µS

PSRR pada 1kHz = 101 dB

Daya maksimal 1220 Watt rms pada 2 Ohm. (Pada prakteknya daya maksimal lebih rendah daripada ini, karena impedansi output power supply pada simulasi dianggao nol).

Grafik Fast Fourier Transform (FFT) pada pengukuran Intermodulation Distortion menggunakan metode CC-IF:

Blameless1200 IMD

Grafik Power Supply Rejection Ratio (PSRR):

Blameless1200 PSRR

Arus kolektor transistor final, saat V/I limiter bekerja:

Blameless1200 Current Limiter

Arus kolektor transistor Q11 saat terjadi pembatasan arus transistor finalnya:

Blameless1200 Current Limiter1

Spesifikasi di atas bisa ditandingkan dengan amplifier untuk home audio. Kalau diimplementasikan dengan baik akan hasilnya akan jauh melebihi spesifikasi semua kit amplifier yang pernah saya simulasikan.

Power Supply

Power supply yang disarankan seperti ini:

PowerSupply Blameless1200

Dioda bridge harus dipasang pada pendingin.

Layout Yang Disarankan

Dikarenakan kerumitan rangkaian dan keterbatasan luas PCB, maka saya bikin layout tanpa mengimplementasikan V/I limiter. Schematicnya ada di bawah ini.

Blameless 1200 SCH

R14 diganti menjadi 47K 1 Watt agar arus LED1 menjadi lebih stabil.

Ukuran PCB 342,25mm x 68,89mm.

Blameless 1200 Top

Q10 dipasang di pendingin utama memakai kabel.

Blameless 1200 Bottom

Peringatan

Jangan sekali-sekali mengimplementasikan amplifier ini jika belum pernah membuat PCB dan merakit amplifier. Kesalahan akan berakibat fatal karena tegangan tinggi dan arus yang besar. Jalur-jalur yang mengalirkan arus yang besar harus memiliki luas yang cukup pada PCB, jika tidak jalur tembaga pada PCB bisa terbakar.

Implementasi

Salah seorang teman saya sudah mengimplementasikan Blameless 1200 dengan sedikit modifikasi sebagai berikut:

V/I limiter tidak dipasang, Q7 diganti dengan MJE350 dan Q8 diganti dengan MJE340. Transistor final sebanyak 6 pasang.

Kemudian hasil modifikasinya saya simulasikan sebagai berikut:

Phase Margin = 70 derajat, Gain Margin = 11 dB
THD pada 219W/8Ohm, 1kHz -> 0.000290%
THD pada 219W/8Ohm, 20kHz -> 0.001256%
Slew Rate = 51V/uS

Blameless1200Dyan

Revisi 20 Januari 2016

Oleh karena ada permasalahan bias servo, maka saya merevisi rancangan ini dengan mengambil bias servo dari Bass Shaker Amplifier yang cukup sederhana. Beberapa bagian juga sedikit dimodifikasi agar kualitasnya lebih meningkat lagi.

bl1200 ver2 sch

Catatan: R9 normalnya akan mendisipasikan daya sebesar 0,35 watt jadi resistor dengan rating 0,5 watt cukup. Namun agar safety-nya lebih tinggi saya sarankan untuk memakai resistor dengan rating 1 watt.

bl1200 ver2 top


bl1200 ver2 bottom

Arus bias sekitar 35 mA.

Hasil simulasi sebgai berikut:

Phase Margin = 70 derajat, Gain Margin = 12 dB
THD pada 219W/8Ohm, 1kHz ->  0.000101%
THD pada 219W/8Ohm, 20kHz -> 0.001854%
Slew Rate = 70V/uS

 

 
50 Komentar

Ditulis oleh pada 22 November 2014 in Audio

 

Tag: , ,

50 responses to “Blameless 1200

  1. kf

    3 Desember 2014 at 17:13

    Mantab, mohon direalisasikan pcbnya pak, saya mau beli, oh ya pak, dulu saya pernah baca postingan bapak tentang PCB yang harganya 100k dan kitnya 500k, postingannya judulnya apa ya pak, saya pingin beli.

     
    • anistardi

      3 Desember 2014 at 17:39

      PCB nya sedang dibuat oleh salah seorang member solfegio. Saya sendiri hanya menawarkan PCB dan kit Blameless 150 dan VSSA.

       
  2. Farhan Cellular

    4 Desember 2014 at 22:18

    blameles 1200 sukses berdendang kang bimo…makasih udah memenuhi keinginan saya untuk mensimulasikan power PA yang enak di telinga,jangan bosan2 yah kang klo saya repotin lagi….hehehe
    salam sukses buat kang bimo
    solfegio ID = farhancellular

     
    • anistardi

      5 Desember 2014 at 06:30

      Mana fotonya kang? Biar ditampilin di sini….

       
      • Farhan Cellular

        5 Desember 2014 at 11:48

        siap kang,nanti kalau sudah terpasang semua finalnya saya kirim via email

         
  3. Arief

    11 Desember 2014 at 20:28

    Salam kang Bimo, bisakah saya dibuatkan kit volume mono (2buah) untuk power saya yang belum punya pemutar volume. Kalau bisa kang info saja persyaratannya via email.
    Makasih.

     
  4. Arief

    12 Desember 2014 at 08:50

    Pagj kang, untuk volume kontrolnya mungkin bisa yang lebih simpel lagi, maksudnya dari potensio terus ke op amp. Yang mono kang 2 buah, tapi yang bagus dari yang ada dipasaran kang. Ini untuk PA saya 2x Blazer 500w.

     
    • anistardi

      12 Desember 2014 at 09:15

      Tinggal dihilangkan bagian input selectornya saja.Dari schematic Simple Pre-amp, inputnya diambil dari R5 dan R9. Itu sudah paling sederhana. Kalau mau bagus tinggal pakai op-amp yang bagus seperti LM4562, misalnya.

       
  5. gedexs

    16 Januari 2015 at 22:20

    wahh mantab kayaknya ni..power ?!! ini untuk outdorr ya Pak ???

     
  6. gedexs

    18 Januari 2015 at 18:39

    maaf Pak bimo sebelumnya….saya ingin tahu bagaimana cara yang benar agar kita bisa membuat power bisa BTL dan bisa stereo…Terima kasih sebelum dan sesudahnya

     
  7. Lek Priyono Klaten

    10 Februari 2015 at 02:33

    Salam mas Anistradi, apakah power ampli ini bebas untuk di produksi? ataukah ada kesepakatan2 tertentu? trimakasih sebelumnya…

     
    • anistardi

      10 Februari 2015 at 07:06

      Amplifier ini bebas di produksi dengan ketentuan ada nama saya atau nama blog saya di PCB nya sebagai penghargaan bahwa schematic tersebut hasil karya saya.

       
      • Lek Priyono Klaten

        26 April 2015 at 12:46

        Ya mas.. siap bekerja sama tolong kasih no HP mas. sms kan kesini 087839633014

         
  8. noise

    24 Februari 2015 at 01:50

    pak izin copas layoutnya-mau ikutan nyoba

     
    • anistardi

      24 Februari 2015 at 08:04

      Silakan…

       
      • noise

        26 Februari 2015 at 07:33

        Pak mau nanya ukuran kawat untuk lilitan 2 UH itu berapa mili & berapa lilitan?saya belum tau rumus mikro henri.

         
      • anistardi

        26 Februari 2015 at 08:14

        Diameter kabel 1mm dililit ke spidol yg diameternya 15mm sebanyak 14 lilitan.

         
  9. noise

    27 Februari 2015 at 05:49

    Maaf pak saya mau nanya lagi setting bias , sudah saya terapkan seperti cara di halaman depan ,yang saya lakukan avo (avo gigital)di posisi 200mA probe + ke Emitor NPN trus probe – ke Emitor PNP trus VR saya putar tapi kok tetap nol knapa pak ?apa ada yang salah,atau saking bodohnya saya ya

     
    • anistardi

      27 Februari 2015 at 06:10

      Kalau yg diukur posisi 200mA itu artinya mengukur arus, caranya di SERI. Sedangkan probenya ke resistor emitor seperti diatas adalah mengukur tegangan. Posisi AVO pada 200mV. Silakan pelajari dulu cara mengukur arus dan tegangan. Juga pelajari definisi arus dan tegangan tersebut.

       
      • noise

        27 Februari 2015 at 06:26

        Brarti pake mV ya pak?pake avo digital biasa bisa ya pak

         
      • anistardi

        27 Februari 2015 at 08:03

        Bisa pakai yang digital. Pelajari juga hukum Ohm.

         
      • noise

        27 Februari 2015 at 12:49

        ada yang lupa pak, pake 200mv DCapa AC trus input di ground atau di kasih sinyal?

         
      • anistardi

        27 Februari 2015 at 12:53

        200mV DC, Input ngga ada sinyal atau di short ke ground.

         
  10. noise

    27 Februari 2015 at 13:04

    Terima kasih pak ,atas bimbinganya

     
  11. sirah

    22 Mei 2015 at 15:14

    pak Anis jos manteb

     
  12. sirah

    29 Mei 2015 at 15:11

    pak Anis tolong dishare skema power ampli untuk toa nggeh pak

     
  13. sirah

    2 Juni 2015 at 01:39

    skemanya langsung bisa untuk dorong speaker toa nggeh pak Anis, atas bantuannya terimakasih

     
    • anistardi

      2 Juni 2015 at 03:51

      bisa, pakai trafo matching 100V ke 16 atau 8 ohm.

       
  14. sirah

    2 Juni 2015 at 14:29

    ilmu manfaat dan amat bermanfaat

     
  15. sirah

    4 Juni 2015 at 08:24

    guru nggak cuma didapat disekolah, tapi didapat dimana mana dan jalannya pun didapat berbeda beda. sang pengamal ilmu sangatlah mulia dan dimuliakan oleh lantaran sebabnya orang bisa paham dan kebodohan dapat diobati. sungguh derajat orang berilmu dan mengamalkannya amatlah tinggi. menurut saya pak Anis salah satu pengamal ilmu itu.

     
  16. hajidian

    5 Juni 2015 at 22:29

    blameless nya belum ada yang bikin lagi ya mas.. ragu atau kenapa?

     
    • anistardi

      6 Juni 2015 at 09:14

      Ngga tahu. Mungkin pada nunggu solusi permasalahan bias yang kamu komplain.

       
      • hajidian

        6 Juni 2015 at 12:23

        Semua tergantung selera sama siap nanggung resiko mas,, pas rakit pertama pakai setrikaan saya juga gak berani mereview terlalu banyak karena memang belum sempurna , buktinya saya rakit aman aman saja. suaranya masin enak ini di high nya dibanding power orang Serbia.😀

         
      • hajidian

        6 Juni 2015 at 12:25

        set biasnya cukup 12mvsaja.. kompromi THD sama SOA

         
  17. suryo

    8 Juli 2015 at 18:16

    misi pak ,izin save layout.

     
  18. gedexs

    30 Oktober 2015 at 18:34

    selamat malam Pak Bimo…mohon pencerahanya saya punya rangkaian power yang ada lilitan pada rangkaian power yang menuju ke speaker…1.cara menghitungnya gimana ya ?? L12/15MM….terus kalau tidak di pasang apa pengaruhnya

     
    • anistardi

      30 Oktober 2015 at 21:45

      Bisa memakai software “mini Ring Core Calculator”. Tanya saja sama google, gratis. Umumnya nilainya antara 1 uH sampai 6 uH. Tidak kritis. Saya sering memakai nilai 2 uH. Pakai kawat email diameter 1mm digulung pada spidol dengan diameter 15mm sebanyak 14 lilitan. Gunanya agar amplifier stabil terhadap beban yang bersifat kapasitif.

       
  19. gedexs

    30 Oktober 2015 at 22:03

    terima kasih banyak bapak telah sudi menjawab pertayaan saya…sekali lagi terima kasih

     
  20. ardy dean

    8 April 2016 at 10:27

    trafonya apa harus 30a mas? sy akan implementasikan di load 4 ohm saja apakah cukup trafo 10-15a ct55?

     
  21. ardy dean

    8 April 2016 at 15:29

    iya mono mas bener cobain mono dulu aja hehe makasih mas infonya

     
  22. Suronoto Mionedowo

    17 Agustus 2016 at 22:02

    Pak Anis,,klo mau pake tr yng laen misal vas 5171/pair trus drivernya mje15032/33,,apakah ada perubahan skematiknya dan lebih bagus kualitas suara dan kehandalannya ?

     
    • anistardi

      19 Agustus 2016 at 02:01

      Bisa. Lebih baik atau tidaknya harus dicoba.

       
  23. Suronoto Mionedowo

    21 Agustus 2016 at 06:22

    Lanjt tanya Pak.. kemarin cuma ngetes masukkan komen..tr vas type berapa yng tdk perlu di kaskade ya,,? biar lebih sederhana

     
    • anistardi

      23 Agustus 2016 at 12:01

      Coba 2SC3503 dan 2SA1381.

       
  24. Suronoto Mionedowo

    25 Agustus 2016 at 03:09

    makasih..ternyata masih sama dengan rancangan Pak Anis laennya

     

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: