Music Fidelity Power Amplifier

T1 & T2 dapat diganti dengan tipe yang lebih bagus.

pasang C4 jika memerlukan LPF.

P1 digunakan untuk mengatur arus diam sebesar 50-100mA.

bila perlu atus nilai R10/R11 untuk mendapatkan tegangan 28-29V.

Bias servo :

Power supply :

© sue 2012

High PSRR CFB Power Amp

High PSRR CFB Power Amp

High PSRR Current FeedBack Power Amplifier

Skema :

LM317 High Current

LM317 High Current

Sebuah regulator power supply dengan IC LM317.
Sebenarnya kita bisa menggunakan IC regulator L78xx, namun kualitas LM317 masih lebih baik.

Skema :

ini didesain untuk arus keluaran max 3A. cocok untuk IC TDA1515, TDA1517 dsb.
untuk TDA1554Q, perlu sedikit perubahan pada R1 dan Q1, yaitu :
R1 = 2.2 Ohm 1W
Q1 = TIP2955

R2 dan R3 sebaiknya menggunakan jenis metal film (toleransi 1%) untuk mendapatkan akurasi dan noise yang lebih baik.
Q1 harus menggunakan heatsink yang memadai, sedangkan untuk LM317, gunakan heatsink yang kecil saja sudah cukup.
tegangan input harus lebih tinggi dari 19Vdc, tapi tidak terlalu tinggi karena disipasi pada IC dan Transistor semakin tinggi (efisiensi berkurang).

Jika melihat skema, kaki R3 di hubungkan ke Gnd yang dekat dengan R4 (Gnd untuk output), ini agar PSRR dari LM317 lebih optimal.

Cara Kerja Rangkaian :

1. Menentukan tegangan output
   Tegangan output(Vo) di dapat dari rumus :
   Vo = (( R3/R2 ) +1) * 1,25V
   Vo = 2k7/220+1 * 1,25
   Vo = 13,27 * 1,25
   Vo = 16,6V
   
   
2. Besarnya arus keluaran dari LM317
   Arus keluaran(Io) sebagian besar akan di ambil alih oleh Q1, dan arus keluaran dari LM317 di batasi oleh (VbeQ1/R1)-IbQ1
   Ib dapat dilihat dari grafik DC Current Gain dari TIP42
   
   
   jika arus keluaran sekitar 3A, maka hFE-nya adalah ssekitar 40x
   jadi Ib = 3A/40 = 75mA
   jadi arus keluaran LM317 yaitu sekitar 0,6V/4.7Ω = 127mA-75 =  52mA
   selebihnya, arus keluaran dikeluarkan oleh Q1.
   
   
3. Komponen pendukung
   R4 digunakan sebagai beban minimum jika regulator ini tidak tersambung dengan beban apapun, misalnya Power Amp.
   seperti disarankan dalam datasheet, minimal beban adalah 10mA.

Datasheet TIP42 (MOSPEC)

Datasheet LM317 (NatSemi)

Sumber https://sites.google.com/site/tinemqu/project/lm317-high-current

Dual Supply Menggunakan LM317

Biasanya untuk dual supply kita menggunakan LM317 (+V) dan LM337 (-V) sebagai pasangannya.
Namun kali ini kita hanya akan menggunakan sebuah LM317. Ideal digunakan untuk supply Pre-Amp.

Skema:

Keuntungan menggunakan metode ini adalah -Vs mempunyai PSRR (Power Supply Rejection Ratio) yang lebih tinggi,

High Performance 400W RMS Power Amplifier

High Performance 400W RMS Power Amplifier

Skema : (klik gambar untuk memperbesar)

Power Amplifier ini dibuat untuk menghasilkan daya yang cukup besar namun tetap mempunyai distorsi yang rendah. Kualitas suara pada power amplifier seperti ini pada umumnya lebih tergantung pada jenis komponen yang digunakan, layout PCB dan perkabelan yang baik dan tentunya desain yang baik pula.

Pada bagian differential digunakan N-JFET supaya mempunyai input impedance yang sangat tinggi (pada kaki Gate). Dan umumnya N-JFET lebih tahan terhadap RFI(Radio Frequency Interference) dari pada BJT, sehingga amplifier ini lebih aman dari gangguan frekuensi radio pada input. N-JFET yang digunakan adalah tipe 2SK30A karena relatif mudah didapat di pasaran dan harganya tidak mahal serta mempunyai noise yang rendah. N-JFET 2SK30A yang digunakan harus yang berkode “GR”, ini menandakan kapasitas maksimum arus drain yaitu sekitar 6mA untuk tipe GR. Karena N-JFET 2SK30A hanya mempunyai tegangan operasi sampai -50V, maka (N-JFET) pada bagian diferensial perlu untuk dipisahkan dari tegangan supply (+63V). Hal ini dilakukan oleh Q3 dan Q4 yang beroperasi sampai dengan +18V oleh dioda Zener D1.

Pada bagian VAS (Q7) bersama Q8 membentuk konfigurasi cascode. Hal ini bertujuan untuk meringankan kerja transistor VAS (Q7) sehingga mampu menurunkan distorsi. Tegangan Q7 ditahan oleh Q8 sekitar 1,4V (2V{V_LED} - 0,6V{V_BEQ8}) oleh LED1. Sekarang kerja Q7 (Transconductance atau I-V converter) lebih ringan dan sekarang Q8 yang bekerja untuk menyalurkan (melewatkan) tegangan.

Pada bagian bootstrap ditambahkan Q10 berupa N-JFET untuk meningkatkan regulasi arus bootstrap. N-JFET yang digunakan adalah tipe 2SK30A. Karena N-JFET 2SK30A mempunyai disipasi yang rendah (max. 100mW @ Ta 25°C) maka peranan (nilai) R13 sangatlah penting. Jika R13 terlalu rendah maka Q10 akan bekerja pada tegangan yang lebih tinggi, ini dapat menyebabkan Q10 overheating dan rusak. Jika nilai R13 terlalu tinggi maka Q10 akan gagal dalam meningkatkan regulasi arus bootstrap. Nilai yang ideal untuk R13 adalah 10k s.d 12k dengan rating daya 2W s.d 1W. Nilai R12 digunakan untuk menentukan besarnya arus drain Q10 sekitar 4mA s.d 5mA, nilai R12 tergantung dari karakter Y_fs(Forward transfer admittance) dari Q10. Namun pada umumnya untuk N-JFET 2SK30A-GR dapat digunakan nilai antara 100Ω s.d 150Ω ¼W.

Pada bagian output (final) digunakan konfigurasi Compound Emitter-Follower. Arus bias diatur sekitar 50mA per output transistor.

Hal menarik lainnya adalah pada bagian fuse (sekering) terdapat sebuah resistor paralel terhadap sekering. Resistor ini fungsinya untuk menahan sementara waktu (sampai gosong dan putus) jika terjadi salah satu sekering putus yang dapat menyebabkan terjadinya tegangan DC pada output. Juga sebagai penanda yaitu saat resistor ini gosong dan mengeluarkan asap / bau tak sedap yang mengisyaratkan kita bahwa power amplifier harus segera dimatikan (Off).  Nilainya sekitar 100Ω ½W. Teknik ini umumnya terdapat pada model-model power amplifier dari Hugh Dean (AKSA).

Spesifikasi Umum (simulasi LTspice)

Vs = ±63V; RL = 4Ω; Iq = 45mA/Q

THD 1kHz 400W 4Ω	0,005486%
THD 1kHz 10W 4Ω	0,001400%
THD 20kHz 400W 4Ω	0,010108%
THD 20kHz 10W 4Ω	0,015958%
THD 1kHz 500W 4Ω (clip)	~ 4%
Total Voltage Gain	33x = 30 dB
Slew Rate	+100V/µs : -35V/µs (setelah L1 = +77V/µs : -33.5V/µs)
Bandwidth (ref 30,42dB @ 1,499kHz	639kHz
Power Bandwidth	462kHz
Frequency Response (-3dB)	5Hz – 405kHz
Total RMS input noise voltage (10Hz-100kHz)	2,32µV = 21nV/√Hz
Output impedance @ 1kHz (sebelum L1)	< 1mΩ

Cliping Indicator :

skema :

Gunakan kit ini sebagai penanda terjadinya saturasi tegangan output, sehingga kita dapat mengantisipasi kerusakan pada speaker jika terjadi tegangan clip (saturasi). LED1 akan menyala jika terjadi output amplifier clip, jika begitu, kita perlu menurunkan volume untuk menurunkan tegangan output agar tidak sampai clip (saturasi). Bila dipaksakan terjadi clip, cepat atau lambat sangat mungkin speaker akan hangus (khususnya tweeter yang tanpa diseri kapasitor).

• Koneksi "Amp +Vcc" dihubungkan dengan supply amplifier yang +65Vdc.
• Koneksi "Amp -Vee" dihubungkan dengan supply amplifier yang -65Vdc.
• Koneksi "Amp-1" dihubungkan dengan output power amplifier channel Left.
• Koneksi "Amp-2" dihubungkan dengan output power amplifier channel Right.
• Koneksi "Gnd" dihubungkan dengan power ground.
• Koneksi "ext." dihubungkan dengan kit detector lainnya (untuk sharing indikator LED yang sama).

Kit ini telah disesuaikan untuk bekerja pada tegangan supply ±65V, dengan tegangan referensi saturasi sebesar 3V.
Jika digunakan pada tegangan supply yang lain (misalnya ±35V), maka kit ini tidak akan bekerja sebagaimana mestinya.

Untuk dapat digunakan dengan baik pada tegangan supply yang lain, maka nilai R6, R7, R10 & R11 perlu diubah.

Jika power amplifier yang digunakan dalam konfigurasi Brige Tied Load (BTL; stereo = 4 power amp), maka koneksi "Amp-1" atau "Amp-2" cukup dihubungkan dengan output amplifier yang master / pertama / non-inverting / kutub (+).

* Clip Indicator adalah Hak Intelektual © dari Rod Elliott (sound.westhost.com), saya hanya membagi sebagai pelengkap kit pelindung dari power amplifier ini.

 

Power Supply :

• Rekomendasi untuk Power Supply tiap satu Power Amplifier dengan beban terendah 4Ω gunakan trafo 15A (untuk dua amplifier gunakan 30A).
• Kapasitor bank gunakan sekitar 15.000µF/80V per rail untuk 1 amplifier (33.000µF/80V per rail untuk 2 amplifier). Jika tidak terdapat kapasitor 15000µF/80V dapat digunakan 3 buah kapasitor 4700µF/80V secara paralel, jika diparalel nilainya akan mendekati 15000µF. Jika tidak terdapat kapasitor bertegangan 80V maka gunakan yang bertegangan lebih tinggi misalnya 100V.
• Dioda bridge gunakan 35A per amplifier, untuk dua amplifier (stereo) sebaiknya gunakan 2 dioda bridge 35A secara paralel, ini untuk mengantisipasi kerusakan (pada dioda bridge maupun perlengkapan lainnya) yang mungkin terjadi bila terjadi arus kejut yang dapat menyebabkan kerusakan pada dioda bridge 35A, apalagi jika dioda bridge 35A yang digunakan merk abal-abal. Sumber https://sites.google.com/site/tinemqu/project/high-performance-400w-rms-power-amplifier

Modif OCL 150Watt Menjadi 400Watt

Modif OCL 150Watt Menjadi 400Watt

Daya terjadi karena ada tegangan, arus dan beban.
Ada tegangan 60V dan beban 4Ω tetapi arus dibatasi 100mA, tentu tak akan mencapai 400Watt.
Ada tegangan 60V dan tersedia arus 30A tetapi bebannya 16Ω tentu tidak akan mencapai 400Watt.
Ada tegangan 60V dan tersedia arus 30A dengan beban speaker 18 inch, TIDAK TAHU berapa dayanya, karena yang perlu diketahui adalah impedansinya, bukan besar inch speaker!
Daya output Amplifier terjadi karena beban berinteraksi dengan tegangan, kemudian besarnya Arus mengikuti besar variabel tegangan terhadap beban.
Jadi untuk mendapatkan 400Watt, diperlukan tegangan 40V_rms dengan beban 4Ω dan harus tersedia Arus sampai 10A_rms.

Modifikasi ini bertujuan untuk meningkatkan kemampuan kit OCL 150W menjadi 400W tanpa melakukan banyak perubahan pada kit driver.Jika sampai membuat PCB baru maka itu namanya bukan modifikasi tapi membuat kit driver/amplifier baru.
Jika kita menentukan amplifier berpatokan pada daya outputnya, maka kita harus mulai mendesain amplifier dari bagian final.

untuk mendapatkan 400 Watt rms pada 4Ω maka kita perlu tegangan sebesar :

√(400W*4Ω) = √1600 = 40V_rms atau 56.6V_peak (dikali 1.4142).

dan memerlukan arus sebesar 40V_rms/4Ω = 10A_rms atau 14.2A_peak

untuk menghasilkan 56.6V maka tegangan power supply perlu ditambah sekitar 3V untuk mengatasi tegangan saturasi Tr Final.

menjadi 59.6V, bulatkan saja menjadi 60V. Dengan trafo pada umumnya mempunyai tegangan sekunder 45Vac akan menghasilkan 63Vdc.

Saya memilih Tr final SanKen 2SC2922 & 2SA1216 karena mempunyai spesifikasi yang bagus.

Mempunyai disipasi daya yang besar (200W), cepat (fT 50MHz), hFE tinggi (kode "Y" 50-100x), C_ob rendah (250pF) dan mempunyai thermal-resistance yang rendah (dibanding model TOP-03).

Dissipasi daya tertinggi terjadi saat output mencapai setengah dari tegangan supply.

yaitu (63V/2)²/4Ω = (31.5V)²/4Ω = 248 Watt (pada beban 4Ω) dan 124 Watt (pada beban 8Ω)

*catatan: umumnya power supply koleps dan dari 63V menjadi sekitar 60V, dan disipasi menjadi sekitar 225W & 113W.

Dengan 2 set SanKen masih dapat menampung 400Watt (JIKA suhu transistor tetap dingin pada 25°C)

berdasarkan datasheet 2SC2922/2SA1216, pada 248 Watt maka 2 buah transistor final harus dijaga suhu transistornya agar tidak melebihi 60°C, bisa dengan cara menggunakan Heatsink yang besar atau dengan memberi kipas. Atau dengan menambah 1 set lagi Tr final.
Dan untuk 124 Watt maka suhu maksimumya 110°C.

Skema :

Modifikasi ini dengan maksud untuk menambah kemampuan output OCL 150W tanpa melakukan banyak perubahan pada bagian kit driver.
beberapa di antaranya adalah :

1. Merubah Voltage Gain (R3), jika diperlukan dapat disesuaikan sendiri nilainya.
2. Merubah nilai R4 sebagai bias current D1 & D2.
3. Merubah nilai arus bagian bootstrap
4. Merubah konfigurasi tegangan bias Tr final.
5. Merubah nilai RE Tr Driver & Final.
6. Mengganti T1, T2, T4, T7 & T8.

1. Perubahan Penguatan Tegangan
Dengan meningkatkan daya otomatis meningkatkan kekuatan suara amplifier. untuk menurunkannya maka R3 di ganti dengan nilai lebih tinggi, sehingga penguatan tegangan akan turun.
formula :
Gv = (R6/R3)+1
Gv = (33k/820)+1
Gv = 40.

untuk mendapatkan nilai decibel (dB) kita gunakan rumus :

dB = 20*log(Gv)

dB= 20*log(40)
dB = 20*1,60206
dB = 32 dB

Short Circuit Protection

Power Supply

C1 dan C3 masing-masing dapat diparalel resistor 3k9/2Watt untuk mengosongkan kapasitor saat power dimatikan. 

Sumber  https://sites.google.com/site/tinemqu/project/modif-ocl-150watt-menjadi-400watt

Modifikasi OCL 150 Watt

Modifikasi OCL 150 Watt

Modifikasi untuk meningkatkan linieritas, meningkatkan kualitas suara, bukan daya. Untuk membuat bass lebih nendang, silahkan Boost setting EQUALIZER pada band (freq) 50Hz-150Hz!

Skema asli :

Modifikasi :

Modifikasi pertama ada di bagian High Pass Filter oleh komponen C1 dan R2. Sedangkan R1 berfungsi untuk mengurangi input noise.

sebelum di modif, nilai C1 adalah 100nF (0,1µF), dan R2=33k, maka titik potong frekuensi HPF [-3dB];

f = 1/(2·π·C1·R2)

f = 1/(2·π·0,1µ·33k)

f = 48 Hz [-3dB] (perhitungan menjadi tidak akurat karena R2 terhubung antara R3 dan C2, bukan dengan Gnd.)

rujukan : High Impedance Amplifier (ESP)

Note: Jalur R2 dan R3 sekarang dipisah, R2 disambungkan ke Ground sinyal, jika tidak maka akan menghasilkan input impedance meninggi,
yang dapat mengakibatkan peningkatan amplitudo pada frekuensi bawah (bass) secara berlebihan sehingga loud speaker bergerak terlalu
liar dan flabby. Hal ini seperti penguatan Bass pada tone control, namun pada frekuensi yang sangat rendah, sehingga menjadi pemborosan,

karena daya terbuang percuma pada frekuensi yang tak dapat kita dengar (20Hz).

Grafik Respon Freq. OCL 150W standar.

Terjadi penguatan +45dB pada 12Hz dan +39dB pada 20Hz. Ini tidak diperlukan dan dapat menyebabkan daun speaker bergerak terlalu liar-

tanpa menghasilkan suara dan daya terbuang percuma. Khususnya efek ini akan sangat terasa apabila bass di-boost pada Tone Control maupun Equalizer.

Untuk mengantisipasi hal ini, C1 bisa dengan menaikkan nilai C1 sehingga C2 atau C4 yang akan melakukan pemotongan freq.

Mengganti C1 dengan 10µF atau lebih tinggi, dapat menghilangkan efek ini. Atau umumnya, dengan menghubungkan R2 dengan Gnd dan mengganti nilai C1-
dengan nilai yang lebih umum seperti 1µF.

jadi, kita perlu merendahkan batas bawah HPF ke nilai yang lebih umum.

misalnya 10Hz [-3dB], jadi:

C1 = 1/(2·π·fo·R2)

C1 = 1/(2·π·10Hz·33k)

C1 = 0,482µ = Gunakan 470nF (10,3Hz).

Kemudian kita harus menentukan titik potong frekuensi HPF di bagian negative feedback dan bootstrap berturut-turut

dengan nilai titik potong frekuensi yang lebih rendah supaya tidak terjadi distorsi sinyal AC karena tidak mampu melewatkan frekuensi sinyal (input) yang lebih rendah.

Misalnya HPF input ≥ 2x HPF NegFB ≥ 2x HPF Bootstrap.

Komponen bagian negative feedback terdiri dari R6, C2 dan R3. Dan yang menentukan HPF hanya C2 dan R3.

misalnya HPF negative feedback kita ambil setengah dari 10Hz, maka :

C2 = 1/(2·π·fo·R3)

C2 = 1/(2·π·5Hz·1k)
C2 = 31,8µF = Gunakan 33µF (4,8Hz).

kemudian untuk bagian bootstrap (R8, R9 dan C4) kita gunakan setengah dari 5Hz(atau 4,8Hz) yaitu 2,5Hz

C4 = 1/(2·π·fo·(R8||R9))       >>  R8(2k2) paralel R9(4k7) = 1k498=1k5

C4 = 1/(2·π·2,5Hz·1k5)
C4 = 42,4µF = Gunakan 47µF (2,25Hz).

untuk bagian Constant Current Source atau CCS (Q4, D1, D2, dan R4) terdapat beberapa perubahan, diantaranya:

• Q4 diganti dengan 2N5401
• Memparalel D1 dan D2 dengan C7 untuk membantu mengurangi noise dari D1 dan D2 serta menurunkan impedance dioda.
• R4 diganti dengan 1W atau 2W, karena disipasi dayanya cukup tinggi, sekitar 472mW@±35V atau 684mW@±42V.

C_miller (C3) diganti dengan 68pF untuk sedikit meningkatkan SlewRate, dan untuk menjaga stabilitas ditambahkan C_lag (C10). Meningkatkan Slew Rate mempunyai keuntungan berupa suara high lebih detail dan tidak mudah pecah (jika didukung dengan transistor-transistor yang cepat (fT tinggi)). Jika Slew Rate dibuat terlalu tinggi juga membuat amplifier kurang stabil dan mudah terjadi osilasi. Jika ingin merakit power ampli yang "sedap" silahkan merakit Project 18 atau Project 19, suaranya jauh lebih enak daripada OCL 150W modifan apapun.

Untuk mengatur Quiescent Current(Iq) D3 dilepas, R12 di ganti dengan trimpot (P1) 200Ω dan menambah C11 untuk membantu
menstabilkan tegangan bias. Untuk menyeting Iq, pertama posisikan input dengan Ground (atau Volume terendah). Atur nilai P1 dari yang terendah,
kemudian putar trimpot sampai mendapatkan tegangan sekitar 0,025V(50mA) pada R16 atau R15.

R14 dan R13 diganti dengan sebuah resistor, resistor ini dihubungkan langsung dari base Q8 ke base Q7, tanpa melalui jalur output.

Dengan begitu proses "off " Q8 dan Q7 akan lebih cepat sehingga meningkatkan kinerja transistor pada frekuensi tinggi. Nilainya sekitar R14 + R13.

Penguatan tegangan (Voltage gain G_v) telah diturunkan, dari sebelumnya 60x (35,5dB) menjadi 34x (30,6dB).

Hal ini mempunyai beberapa keuntungan, salah satunya, amplifier mempunyai loop-gain yang lebih tinggi,sehingga dapat mengontrol pergerakan speaker sedikit lebih baik.

Di samping itu, gain yang terlalu tinggi cenderung menimbulkan lebih banyak noise.

R5 sebaiknya diganti dengan sebuah trimpot 2k, atau lebih baiknya, sebuah trimpot 1k diseri dengan resistor 560Ω. Hal ini supaya kita dapat mengatur arus kolektor Q1 dan Q2.
Apabila arus kolektor Q1 dan Q2 nilainya sama maka amplifier mempunya DC Offset yang lebih rendah (lebih mendekati 0V), dan Slew Rate (+) dan (-) lebih seimbang.
Mengatur DC Offset ini diperlukan juga jika kita mengganti tipe transistor VAS (Q3), karena pada umumnya beda transistor beda karakteristik V_BE dan hFE (DC Current Gain).
Sumber https://sites.google.com/site/tinemqu/project/modifikasi-ocl-150-watt