Kloning Power OCL HITACHI AXF300 adalah sebuah catatan percobaan kloning Power Amplifier OCL buatan HITACHI era 2000 lalu.
AXF300 adalah sebuah Hifi sistem yang Power Amplifiernya menghasilkan daya audio stereo 2 x 40W pada beban 6 Ohm.Ia merupakan satu paket dengan Kotak Speakernya yang berdiameter 10cm.
Table of Contents
AXF300 menarik untuk saya kloning karena ia melibatkan komponen yang tidak begitu banyak serta komponen yang tersedia di pasar online maupun offline.
Pada tulisan ini saya telah mencoba merancang beberapa versi Layout.
SCHEMATIC AWAL POWER OCL HITACHI AXF300
Sebelum memulai tahap kloning, saya harus mengambil rangkaian Power Amplifier dari servis manualnya.
Dalam Servis Manual nampak bahwa antara rangkaian Driver dengan Final Power adalah ada pada halaman yang saling terpisah. Akhirnya saya jadikan satu frame dan menjadi seperti berikut:
Preamplifier menggunakan tegangan supply 12VDC. Sedangan tegangan Supply untuk transistor Final adalah 28VDC simetris.
Tegangan 28VDC inilah yang nantinya akan saya naikkan ke nilai lain dengan harapan untuk naik daya ke angka 300W atau lainnya.
Transistor yang terlibat dalam rangkaian ini juga beberapa memiliki spek rendah.
Berikut ini adalah catatan spesifikasi transistor yang terlibat dalam rangkaian awal ini:
Modifikasi rangkaian Darlington LANEY CD650 adalah langkah modifikasi komponen dan transistor pada Power Amplifier buatan LANEY buatan era 90-an lalu.
CD650 adalah sebauh Power Amplifier dengan Mixer Audio 6 kanal di dalamnya yang menghasilkan keluaran hingga 500 Watt beban 4 Ohm.
Table of Contents
Penampakan seperti gambar ini:
Setiap kanal input memiliki Preamp mic tersendiri. Input Mic tersedia dalam bentuk soket XLR untuk Mic Balance dan Soket Akai untuk input LINE.
Setiap Preamp Mic ini memiliki potensio yang bertugas sebagai pengatur Level, Monitor, Effect dan 3 potensio Tone Control.
Ada pula Fitur Effek Digital 12 preset yang dapat kita pilih. Antara lain adalah Delay 1 hingga Delay 4, Concert, Arena, Club, Chamber, Garage, Bright, Dark, dan Spring.
Equalizer master 7 kanal tersedia untuk Jalur MAIN dan jalur MONITOR.
INFORMASI AWAL
Untuk mendapatkan informasi bahan modifikasi, maka saya harus mendaapatkan informasi dari rangkaian Power Amplifier ini.
Informasi yang harus kita dapatkan adalah schematic Diagram aslinya, melakukan gambar ulang dan meneliti kesesuaian rangkaian.
Jika telah benar rangkaian yang telah tergambar ulang ini maka kita sudah bisa melakukan modifikasi.
SCHEMATIC DIAGRAM
Berikut ini adalah schematic Diagram awal dari :LANEY seri CD650.
Tegangan Supply untuk Power Amplifier ini ada pada 60VDC. Dengan tegangan sebesar ini maka akan memungkinkan bagi rangkaian ini untuk mencapai angka 324W.
Namun LANEY sendiri hanya mematok angka 250W untuk masing-masing kanalnya pada beban 4 Ohm.
Saya rasa ini ada benarnya karena dengan memperhatikan transistor Final yang sebanyak 2 set masing-masing adalah 150W_dc, maka akan ketemu angka 300W_dc untuk masing-masing kanal.
Dengan mematok angka 250W tiap kanal pada beban 4 Ohm, makan tegangan ke terminal speaker adalah sekitar 32V_rms.
Jika sinyal input maksimum adalah 1rms, maka GAIN untuk rangkaian ini adalah sekitar 32X.
Rangkaian Power amplifier ini melibatkan banyak komponen transistor pada tiap bloknya.
Apabila pada skema umum adalah perlu sekitar 5 transistor untuk Preamp hingga Driver Amplifier, maka rangkaian ini memerlukan sekitar 11 transistor.
Ini dikarenakan pada tiap-tiap blok memiliki fitur Limiter.
Disamping ada fitur tambahan lainnya seperti Cermin arus dan OCP (Over Current Protection).
SPEK KOMPONEN
Transistor yang terpasang pada rangkaian Power Amplfieir ini menggunakan nomer yang tidak begitu terkenal di negeri kita.
Karena itu pada skema akhir rangkaian ini saya telah melakukan pengubahan nomer transistor yang mengikuti kearifan lokal negeri kita.
Nomer , Type, Pdc, Vce_Max, Ic_Max, hfe, File
S0692, PNP,
S0642, NPN,
MPSA92, PNP,
MPSA42, NPN,
BC847B, NPN,
BC857B, PNP,
SAP15N, NPN
SAP15P, PNP,
BC847B dan BC857B adalah transistor berbentuk SMD. Ini sulit untuk kita dapatkan.
SIMULASI PENGUKURAN TEGANGAN DC
Ketika kita akan memutuskan rangkaian ini akan coba kita kloning, maka kita harus lakukan gambar ulang terlebih dahulu dan kita tes rangkaiannya untuk memastikan apakah gambar yang telah kita buat ini telah sesuai.
Tes yang dilakukan adalah Tes dengan memberi tegangan DC pada rangkaian serta memberi sinyal sinus pada titik input untuk memastikan bahwa Output rangkaian Power ini menghasilkan tegangan yang sesuai dengan patokan Amplifier.
Berikut ini adalah hasil pengukuran pada berbagai titik rangkaian pada saat ada tegangan Supply sebesar 60VDC simetris.
Tegangan pada terminal output ke speaker adalah sudah benar 0,6mV.
Voltase pada pin Basis transistor Darlington SAP15N/P ini sudah benar sekitar 1,0 hingga 1,2V.
Selanjutnya pada basis transistor OCP Q8 dan Q9 telah benar tidak boleh lebih dari 200mV.
Arus yang melalui transistor VAS(+) Q7 adalah sebesar (60-59,2)/R13= 0,8/100 = 8mA.
Sementara itu arus yang melewati VAS (-) Q11 adalah sekitar (-59,5 – -60)/R18 = 0,5/68 = 7,3mA.
Dengan demikian dissipasi daya pada transistor Q7 dan Q11 adalah sebesar (59,3-4,6)*8= 437mW dan ((-)4,4- (-)59,5)* 7,3= 402mW.
Sementara itu Dissipasi daya untuk transistor Q1 hingga Q6 tidak saya hitung karena angka yang lebih kecil dari 200mW pada 60V.
SIMULASI PENGUKURAN SINYAL SINUS
Setelah selesai memastikan tegangan DC pada berbagai titik adalah sesuai, maka kita lakukan simulasi rangkaian dengan jalan memberikan sinyal sinus pada titik input untuk selanjutnya kita baca effek amplifikasinya pada titik output.
Berikut adalah hasil simulasi sinyal sinus untuk rangkaian Power LANEY ini.
Output mendekati tegangan supply dan saya anggap ini sudah sesuai.
MODIFIKASI RANGKAIAN DARLINGTON LANEY CD650 MENJADI TR FINAL GENERIC
Modifikasi kita lakukan karena saya memperhatikan bahwa transistor Final dari rangkaian ini lumayan sulit untuk mendapatkannya.
Sekalipun ada , harganya lumayan mahal.
Ka’rena itu saya mencoba mensimulasi rangkaian ini dengan menggantikan dengan transistor nomer lain.
Berikut ini adalah nilai tegangan Dc pada titik-titik penting rangkaian ini pada saat ada sinyal masuk sebesar 1Vrms frekwensi 1kHz.
Nampaknya tidak ada peruahan yang signifikan pada rangkaian ini ketika ada sinyal input masuk ke rangkaian ini.
Namun akan berbeda ketika kita mengukur arus yang bekerja pada rangkaian ini terlebih apabila menggunakan beban sebesar 4 Ohm.
Perhatikan gambar berikut:
Transistor Driver pertama mengambil arus sebesar 55mA_rms yang berarti ada dissipasi daya hingga (60X55mA)=3,3W_rms.
Transistor Driver kedua mengambil arus sebesar 0.87A_rms yang berarti ada dissipasi daya sebesar ( 0,87x 60V ) = 52,2W_rms.
Sedangkan untuk transistor Final mengalirkan arus masing-masing sebesar 2,04A_rms pada tegangan kerja 60V yang berarti akan ada dissipasi daya hingga 122W_rms.
SCHEMATIC DIAGRAM FINAL
Selanjutnya di bawah ini adalah schematic diagram hasil modifikasi untuk menggantikan transistor Final berjenis darlington ke transistor generik dengan gaya TEF.
Schematic LANEY pada blog saya yang lain LIHAT SINI.
Sebuah schematic Diagram lawas akan saya coba sulap dan modifikasi Power OCL JVC menjadi 400W ini saya dapatkan dari sebuah Servis Manual era 90-an.
Dalam schematic ini rupanya menggunakan transistor Final jenis Darlington yang di negeri kita masih kurang terkenal daripada transistor bipolar umumnya.
Menurut JVC produsen dari seri RX884RBK ini, ia hadir dalam 120W output stereo untuk beban 8 Ohm. Dan saya rasa ini memang benar jika melihat kemampuan dari transistor Final jenis darlington yang mampu hingga 150W.
Power Amplifier ini telah melibatkan sistim Digital dan melibatkan remote Control untuk seluruh sistemnya.
Table of Contents
Ada banyak fitur di dalam alat ini. Namun hanya Power Amplifier nya saja yang saya ambil dan ceritakan ke anda.
SCHEMATIC DIAGRAM POWER AMPLIFIER
Berikut ini adalah potongan schematic Diagram dari RX884 setelah pangkas dan edit.
Blok rangkaian terdiri dari:
Preamplifier,
Penguat Tegangan,
Servo driver,
Over Current Protection, dan
Darlington Amplifier.
Supply untuk rangkaian ini adalah 49VDC simetris. Dengan perhitungan matematis, maka tegangan sebesar ini transistor akan mampu menghasilkan audio hingga 150W pada beban 8 Ohm.
Namun jika beban adalah 4 Ohm, maka transistor ini akan mengalami overheating karena transistor akan dipaksa untuk mengalirkan arus hingga 2 kali nilai biasanya.
Secara kalkulasi, dengan tegangan 49VDC akan mengahasilan power Output hingga 215W pada beban 4 Ohm.
Dari gambar diatas nampak bahwa rangkaian Power Amplifier ini menggunakan transistor Darlington pada bagian Outputnya.
Dengan model Darlington, maka tidak ada Driver Amplifier. Ia adalah langsung menuju Final Power Amplifier.
SPEK TRANSISTOR POWER AMPLIFIER JVC RX884RBK
Berikut adalah informasi spek komponen dari transistor pendukung rangkaian Power Amplifier ini.
Resistor internal pada transistor darlington adalah 70 Ohm.
GAMBAR ULANG DAN SIMULASI MODIFIKASI POWER OCL JVC
j
MODIFIKASI POWER OCL JVC KE 400W
Untuk memodifikasi rangkaian Power ini menjadi 400W, maka tegangan supply setidaknya adalah sebesar 65VDC.
Namun ketika kita menaikkan tegangan supply ke angka 65V, komponen yang berhubungan dengan daya akan mengalami overheating.
Komponen ini antara lain adalah resistor dan Transistor.
Karena itu kita harus mengetahui dahulu berapa nilai arus yang mengalir pada transistor maupun resistor.
Beberapa langkah yang dilakukan untuk menaikkan daya menjadi 400W antara lain adalah:
Menaikkan tegangan supply menjadi 65VDC simetris,
Mengubah transistor Final yang semula adalah Darlington menjadi transistor biasa namun dengan daya yang lebih besar,
Menambahkan transistor Driver Amplifier,
Menaikkan daya dari transistor VAS dan Servo Driver,
Mengubah resistor bias untuk transistor Preamplifier,
GAIN dari rangkaian ini kita sesuaikan,
MODIFIKASI POWER OCL JVC ini akan menjadi lebih murah jika kita menggantikan transistor Final yang semula adalah berjenis Darlington menjadi transistor sejuta umat seperti 2SC5200/ 2SA1943.
SIMULASI MODIFIKASI POWER OCL JVC DENGAN BEBAN 4 OHM
Ketika beban kita ubah ke angka 4 Ohm, maka bentuk gelombang output sudah tidak sinus murni lagi.
Ini dikarenakan arus yang melewati beban tidak sesuai dengan perkiraan,
Rupanya transistor yang bekerja mengalami penurunan GAIN, sehingga tegangan yang semula adalah 60Vp tidak sampai 60Vp pada titik beban.
Hitungannya adala sebagi berikut:
Tegangan sinus pada transistor VAS adalah 60Vp namun berarus 4mA.
Driver Amplifier 1 umumnya memiliki kemampuan GAIN 20x hingga 50x. maka arus yang melewati transistor Driver maksimum adalah 4 x 50 = 200mA.
Final Power memiliki kemampuan GAIN antara 10x hingga 30X, maka arus yang melewati transistor Final power maksimum adalah 200mA x 30 = 6A.
Pada beban 4 Ohm, memerlukan arusyang lumayan besar bahkan 2 kali daripada saat menggunakan beban 8 Ohm.
SKEMA FINAL
Selanjutnya di bawah ini adalah schematic Diagram hasil modifikasi Power OCL ini yang telah menggunakan tegangan supply 65VDC simetris.
Power OCL Harman Kardon PA2100 modif ke 300W di sini adalah sebuah catatan saya dalam meneliti sebuah schematic Diagram Power Amplifier 130W untuk naik daya.
PA2100 sendiri adalah sebuah Power Audio terkenal era 90-an lalu yang memiliki fitur THD yang sangat kecil, yaitu di bawah 0,3%.
Ini berarti Power Amplifier ini tetap menghasilkan audio jernih meskipun volume telah maksimum.
Table of Contents
Dugaan saya adalah ini karena rangkaian Power yang mereka rancang tidak bekerja full 100% sehingga masih ada spasi kerja yang membikin output tidak bekerja sangat keras.
Ketika Power Ampli ini menghasilkan output 100%, sebenarnya ini adalah 70% dari kemampuan maksimum transistor Finalnya.
SKEMA AWAL P2100
Berikut ini adalah potongan schematic diagram dari P2100 setelah proses pangkas.
Dari skema ini nampak bahwa blok Power terdiri dari:
Preamplifier,
Saklar Muting,
Penguat Tegangan#1,
Penguat tegangan #2,
Servo Driver,
Driver Amplifier,
Over Curret Protection, dan
Final Power Amplifier
Preamplifier menggunakan transistor 2SA970 (Q402,Q404). GAIN rangkaian ini adalah sekitar 30X dengan memperhatikan perbandingan antara resistor Feedback R466 terhadap resistor input R414.
Q424 dan Q426 adalah rangkaian pemberi supply stabil bagi Preamplifier, namun ia bekerja mengikuti perintah dari R460 dan Diode 1S2473 sebagai saklar pembungkam. Ketika diode ini terhubung ke 0V, maka Q426 mengalirkan arus dari R456 ke transistor Preamplifier.
Q406 dan Q408 adalah penguat tegangan #1. Ia akan memperkuat arus masuk dari tegangan pada R410 dan R412 untuk selanjutnya masing masing input ini akan mengalir ke basis transistor Q410 dan Q412.
Q410 dan Q412 adalah sepasang penguat tegangan untuk masing-masing phasa dengan harapan menekan angka cacat persilangan sinyal phasa (+) dan sinyal phasa (-) sehingga akan mendapatkan clarity yang lebih baik dari kelas AB umumnya.
Q414 adalah transistor Servo Driver yang mendapatkan bias stabil dari Q602 dan setting trimpot VR402 untuk mendapatkan tegangan bias transistor Final yang ideal.
Driver Amplifier Q416 dan Q418 bertugas untuk memperkuat arus bagi tegangan yang masuk ke masing-masing pin Basis transistor.
Karena arus hasil penguatan dari transistor Driver ini masih kurang kuat, maka masih memerlukan satu tingkat akhir lagi agar Power Amplifier ini mengalirkan arus yang lebih besar lagi yang akan bisa menggerakkan coil Speaker.
Rangkaian Power Amplifier ini ada beberapa fitur yang tidak saya pakai nantinya dalam pembuatan kloning Power, yaitu:
Fitur MUTE yang melibatkan resistor dan Diode pada rangkaian Preamplifier, dan
Over Current Protection untuk Speaker Protector yang menggunakan transistor Q28 pada transistor Final Output.
SPEK KOMPONEN OCL HARMAN KARDON PA2100
Selanjutnya kita kan mempelajari spek komponen transistor pada rangkaian Power Amplifier ini.
Transistor 2SA1115 adalah transistor dengan saturasi rendah, maksudnya adalah VCE yang sangat rendah (0,3V) yang menjadikan ia terpilih sebagai saklar Muitng pada rangkaian ini.
SIMULASI SINYAL DAN TES TEGANGAN PADA RANGKAIAN PA2100
Selanjutnya kita akan melakukan gambar ulang dan setelah itu kita coba untuk simulasi. Simulasi dilakukan untuk memastikan bahwa rangkaian ini telah benar adanya.
Tes akan dilakukan dengan 2 cara, yaitu tes menggunakan tegangan supply DC dan menggunakan sinyal sinus murni.
Tes dengan tegangan DC dilakukan dengan tujuan untuk memastikan output rangkaian adalah 0,0VDC pada saat tidak ada sinyal serta tes AC dengan gelombang Sinus adalah untuk memastikan bahwa output ke speaker sudah benar.
PENGUKURAN TEGANGAN DC VIA SIMULASI
Simulasi DC dilakukan dengan jalan memberikan tegangan DC sebesar 48VDC simetris.
Dari simulasi ini nampak bahwa tegangan output pada terminal speaker adalah -9,6mV. Ini sudah ideal.
Selanjutnya tegangan basis transistor Final adalah (+)0,56V dan (-)0,58V. Ini juga sudah sesuai.
Selanjutnya tegangan Kolektor- Emitor pada Servo driver Q10 terbaca (+)1,16V dan (-)1,18V. Ini juga sudah benar.
Dengan demikian maka langkah lanjutnya adalah pengetesan dengan menggunakan injeksi sinyal sinus pada titik input rangkaian untuk memastikan apakah outputnya sudah sesuai.
PENGUKURAN SINYAL SINUS
Pengukuran sinyal sinus di sini maksudnya adalah memberikan sinyal sinus sebesar 1V_rms dengan Frekwensi 1kHz pada titik input.
Kemudian kita melihat gambar sinyal output pada terminal speaker harus tetap berujud sinus murni pula.
Tegangan output pada gambar di atas adalah 42Vp atau 29,7V_rms.
Namun tegangan input sudah bukan 1Vrms lagi melainkan 3,9Vp-p. Ini sama dengan sebesar 1,37Vrms.
MODIFIKASI OCL HARMAN KARDON PA2100 KE 60VDC
Ketika hasil gambar ulang dan hasil simulasi telah benar, maka kita sudah boleh melakukan update ke tegangan yang lebih tinggi lagi.
Pada tulisan ini, tegangan naik ke angka 60VDC simetris. Harapannya adalah 60VDC ini akan menghasilkan output mendekati 220W pada beban 8 Ohm atau 300W pada beban 4 Ohm.
PENGUKURAN PADA BEBAN 8 OHM
Pada beban speaker 8 Ohm, transistor Final mengalirkan arus 2,52A_rms. Ini berarti akan ada dissipasi daya sebesar 150W_rms pada transistor.
Ini pas-pasan. Bagaimana jika beban adalah 4 Ohm? jelas ampere akan semakin besar dan transistor final akan segera kepanasan.
Demikian pula pada transistor Driver. Ia mengalirkan arus 287mA_rms yang berarti adalah 17W_rms.
Jika kita tetap menggunakan transistor 2Sd667A dan pasangannya yang hanya 0,9W, maka transistor ini akan meledak.
Gunakan spek transistor lain yang lebih kuat.
PENGUKURAN ARUS PADA BEBAN 4 OHM
Ketika beban rangkaian adalah 4 Ohm, maka kosumsi arus pada transistor Final adalah sebesar 6A_rms yang berarti ada dissipasi daya 360W_rms.
Setidaknya anda memerlukan 3 buah transistor SANKEN yang memiliki dissipasi daya sekitar 200W untuk mendukung rangkaian.
Selanjutya arus pada transistor Driver #2 adalah 0,55A pada tegangan 60V. Dissipasi daya adalah 33W.
Saya menyarankan agar menggunakan transistor yang memiliki dissipasi daya antara 50W hingga 100W. 2Sc5198 / 2SA1941 adalah nomer yang tepat.
Sementara itu, arus pada transistor Driver #1 adalah 26,7mA_rms yang berarti daya yang lewat adalah 1,6W. Ada bisa menetukan sendiri nomer berapakan transistor yang akan anda pakai.
SCHEMATIC FINAL OCL HARMAN KARDON PA2100
Dengan hasil pengukuran dan simulasi ini, maka skema Power Amplifier Versi tegangan 60V sudah bisa untuk kita lakukan kloning.
Berikut adalah hasil akhir dari Power Kloning sekaligus Modifikasi ini.
Schematic Diagram HARMAN KARDON lainnya dalam blog ini LIHAT SINI.
Skema dan review Produk Harman Kardon di blog saya yang lain ADA DI SINI.
Modifikasi Power OCL AIWA XA950 dilakukan dengan mengantinya dengan Tegangan Supply 80V.
Semula Rangkaian Power Amplifier ini adalah menggunakan tegangan 45VDC dan menggunakan sepasang transistor SANKEN nomer 2SC2922/ 2SA1216.
Table of Contents
Untuk menjadi Power Amplifier dengan kemampuan 600W, maka setidaknya harus menyediakan tegangan supply 85VDC simetris atau travo 65VCT dengan kemampuan hantar arus minimal 15A jika menggunakan beban speaker 4 Ohm.
SCHEMATIC AWAL
Berikut adalah schematic diagram AIWA XA950 setelah proses potong dan edit.
Dengan data ini maka kita bisa ambil kesimpulan apakah transistor Pendukung rangkaian ini nantinya kita ganti ataukah tidak.
MODIFIKASI MODIFIKASI POWER OCL AIWA
Sebelum menaikkan daya Power ini, maka kita lakukan gambar ulang rangkaian terlebih dahulu.
Setelah rangkaian gambar ulang selesi, maka kita lakukan simulasi pemberian tegangan DC pada rangkaian untuk memastikan apakah rangkaian Power ini bekerja dengan baik.
Dan apabila hasil pengukuran tegangan Dc tidak mengalami masalah, langkah lanjutan adalah melakukan simulasi pemberian sinyal AC berupa sinus murni berfrekwensi 1kHz dengan level 1Vrms.
Hasil dari simulasi harus sesuai dengan patokan.
SIMULASI TEGANGAN DC
Berikut ini adalah gambar hasil simulasi pengukuran tegangan DC pada rangkaian Power OCL AIWA XA950.
Tegangan 45V simetris yang diberikan ke rangkaian ini menghasilkan output sebesar -1.6mV [ada terminal output. Ini sudah sesuai dan gambar hasil gambar ulang ini benar adanya.
Tegangan antara basis pada transistor Driver adalah antara +1.08VDC dan -1.07VDC dan saya anggap ini telah sesuai dengan kaidah Power Amplfieir.
Demikian pula dengan tegangan basis transistor Final yang hanya +0,39VDC dan -0,36VDC saya anggap telah sesuai.
Dengan demikian MODIFIKASI POWER OCL AIWA bisa kita lanjutkan dan kita sudah bisa melakukan simulasi dengan sinyal AC.
SIMULASI DENGAN SINYAL AC
Simulasi selanjutnya adalah pemeberian sinyal sinus murni ke terminal input rangkaian Power Amplfiier ini.
Kemudian kita mengukur berapakan hasil dari sinyal output pada terminal ke Speaker dari Power Amplfiier ini.
Berikut adalah gambar hasil simulasi sinyal output dari rangkaian Power ini hingga mendekati puncak tertinggi sinyal sinus, yaitu mendekati tegangan supply DC yang sebesar 45VDC.
Dari gambar ini nampak bahwa output sinyal akan mendekati tegangan suppl apabila ada masukan sebesar 3.2Vp-p atau 1.13Vrms.
Output tertinggi pada rangkaian ini adalah 42Vp atau 84Vp-p atau 30Vrms dan saya anggap ini sudah bagus.
NAIKKAN TEGANGAN MENJADI 80V DAN UBAH KOMPONEN
Jika kita ingin modifikasi Power OCL AIWA ini menjadi 600W, maka setidalnya harus ada tegangan supply sebesar 82VDC simetris.
Namun untuk mempermudah modifikasi, tegangan supply saya bikin 80VDC saja biar anda mudah dalam menelaah rangkaiannya.
Beberapa hal yang harus anda lakukan ketika menaikkan tegangan supply menjadi 80VDC adalah:
Tambahkan transistor Final menjadi (minimal) 3 pasang,
Penambahan driver amplifier sehingga Power ini menjadi TEF( Three Emitter Follower ),
Gantilah transistor Driver ke spek yang lebih tinggi,
Ubahlah spek transistor Servo Driver ke spek yang lebih kuat,
Transistor VAS ganti spek yang lebih tinggi.
Transistor Preamplifier ganti dengan yang memiliki spek VCE lebih tinggi,
GAIN rangkaian harus ikut anda ubah
ARUS DAN DISSIPASI DAYA
Berikut ini adalah hasil pengukuran arus pada masing-masing transistor. Pengukuran dilakukan pada beban virtual sebesar 4 Ohm. Ketika beban berubah ke angka 8 Ohm, arus menjadi jauh lebih kecil.
Tujuan dari pengukuran ini adalah untuk mengetahui berapa dissipasi transistor dan nomer berapakah transistor yang akan kita pakai dalam modifikasi power OCL AIWA ini.
Preamplifier: Tegangan pada R7 adalah 1,04VDC. berarti preamplifier memerlukan arus sebesar (1,04V/390_Ohm) 2,66mA. Arus ini terbagi 2 untuk Q1 dan Q2 sehingga masing masing adalah 1,33mA.
VAS: Tegangan pada resistor R14 adalah 0,96VDC yang berarti ada aliran sebesar 6,4mA. Transistor VAS umumnya bekerja antara 4mA hingga 15mA tergantung rancangan.
Servo Driver: Hampir sama dengan VAS karena mereka terhubung secara seri. Transistor Servo Driver mengalirkan arus lebih kecil sedikit karena ada arus yang melewati D4 hingga R13.
Driver Amplifier #1: Pengukuran sekitar 70mA_rms pada supply 80VDC. Berarti memerlukan transistor dengan dissipasi minimal sebesar 5.6Wrms.
Driver Amplifier #2: 1,02A_rms pada tegangan 80VDC. Setidaknya memerlukan transistor dengan dissipasi 80V X 1,02A = 80Wrms
Final Power Amplifier: 8,1A_rms (3 x 2,7A_rms) pada tegangan 80VDC. Anda harus menyediakan minimal 10A untuk menjadikan Power Amplifier ini menjadi lebih Powerfull pada beban 4 Ohm.
GAIN resistor harus kita sesuaikan. Ketika Power Amplifier ini bermain pada input 1Vrms untuk menghasilkan output mendekati tegangan supply, setidaknya resistor input harus kita mainkan.
Angka terbaik untuk resistor input R9 adalah 1050 Ohm. Karena nilai ini tidak ada di pasaran E12, maka bisa anda ganti dengan 1K 1% untuk hasil terbaik.
Trimpot Servo Driver RV1 yang semula adalah sebesar 4K7 sulit kita peroleh di pasaran bisa anda ganti dengan trimpot 5K.
SCHEMATIC AKHIR HASIL MODIFIKASI
Berikut adalah gambar akhir dari rangkaian Power Amplifier OCL AIWA XA950 yang telah menggunakan tegangan supply 80VDC simetris.
Schematic Diagram Audio merk AIWA yang lain bisa anda lihat DALAM BLOG INI.
AIWA lainnya juga tersedia di BLOG saya lainnya DI SINI.
Dengan mengganti transistor Final menjadi MJL21194/93 3 pasang maka POWER OCL QUASI 80W ini naik menjadi 400W namun dengan beberapa perubahan.
LANEY GC80 adalah power amplifier terbitan era 90-an
Tulisan tentang LANEY GC80 pernah saya tulis di BLOG INI namun hadir dengan versi Speaker Aktif dan tambahan Fitur Subwoofer menggunakan tegangan supply 80V.
Dalam tulisan ini saya akan mencoba membikin versi 400W dengan 2 set transistor MJL21194/93 dan tegangan supply 70VDC.
Table of Contents
SKEMA POWER OCL QUASI 80W LANEY GC80
Berikut adalah potongan skema asli dari Power Amplifier LANEY seri GC80 setelah proses pangkas dan edit.
Tegangan kerja untuk rangkaian ini adalah 38VDC simetris. Dengan tegangan sebesar ini maka akan memungkinkan untuk menghasilkan audio output hingga 130W pada beban 4 Ohm.
Namun sepertinya produsen power amplifier ini membikin output tidak sampai angka maksimal dengan membari spasi daya.
Transistor Final yang terpakai adalah 2N3773 yang terkenal sebagai transistor jengkol.
Walaupun nampak sederhana, namun rangkaian ini sepertinya terdiri dari bagian:
Preamplifier Differensial,
Penguat Tegangan,
Servo Driver,
Over Current Protection (OCP),
Driver Amplifier, dan
Final Power Amplifier.
Preamplifier menggunakan transistor BC212 ( PNP, 350mW, -50VDC,-100mA ).
Fitur Diode Zener pada saluran basis transistor berfungsi untuk membatasi sinyal masuk agar jangan melebihi 3,9Vrms.
Di Power Amplifier lainnya fitur ini tidak banyak terpakai.
GAIN rangkaian tergantung dari hasil perbandingan nilai Resistor Feedback R11 terhadap resistor input R12.
Preamplifier tidak memiliki transistor sumber arus tetap namun memanfaatkan tegangan stabil dari Diode Zener D4 agar terjaga pada angka 15VDC.
Penguat Tegangan pada rangkaian ini ada pada T5 yang menggunakan MPSA42 ( NPN, 625mW, 300V, 500mA)
Servo Driver menggunakan transistor BC237 (NPN, 350mW, 50V, 100mA).
Fitur OCP menggunakan pasangan transistor BC237 / BC307 yang memiliki spek sama dengan Servo Driver.
Driver Power adalah pasangan TIP31C/ TIP32C (NPN/PNP, 40W, 100V, 3A)
Terakhir adalah transistor Final nomer 2N3773 (NPN, 150W, 140V, 16A).
Dengan mengetahui data dari transistor ini maka ini bisa kita jadikan modal untuk melakukan modifikasi rangkaian.
SKEMA GAMBAR ULANG POWER OCL QUASI 80W
Sebelum melakukan modifikasi, maka terlebih dahulu harus melakukan gambar ulang. Setelah itu baru mengubah komponen yang ada di dalam rangkaian.
Hasil perubahan harus kita amati pada mesin simulator untuk mengukur tegangan DC dan arus yang diperlukan pada saat testing menggunakan sinyal AC.
SIMULASI DC
Berikut ini adalah hasil pengukuran tegangan DC pada skema Power GC80 yang barusan telah gambar ulang.
Tegangan output pada terminal speaker adalah 27mV dan saya menganggap ini sudah mendekati sesuai.
Tegangan basis pada transistor Final juga menunjukkan angka normal. yaitu +0.44VDC dan -0.48VDC.
Demikian pula pada tegangan pada basis transistor OCP ( Q5 dan Q6) menunjukkan angka dibawah 0,5VDC. Ini telah sesuai.
MODFIKASI RANGKAIAN
Selanjutnya saya melakukan modifikasi rangkaian ini untuk bisa mencapai angka output 400W dengan jalan:
Menaikkan tegangan supply menjadi 65VDC sampai 70VDC.
Mengubah GAIN rangkaian
Transistor Differesial Preamp ganti dengan 2SA970
Penguat tegangan ganti ke Watt yang lebih besar
Resistor bias ke Driver Amplifier naikkan
Servo Driver ganti dengan VCe yang lebih tinggi
Transistor Driver ganti dengan pasangan TIP41C/TIP42C
Transistor Final ganti jenis MJL21194 sebanyak 3 set.
Hasil perubahan rangkaian menjadi seperti berikut ini:
Untuk setting DC-Offset, saya berikan tambahan trimpot untuk menyesuaikan tegangan output agar bisa mendekati 0,00mVDC pada saluran output.
R4 sebagai drop resistor nilainya tetap 4K7 namun daya resistor harus naik ke angka 2W.
R8 dan R9 berubah menjadi 4K7 masing-masing untuk membikin transistor VAS bekerja pada angka 7mA pada saat idle.
Untuk keamanan rangkaian, ada baiknya transistor Servo Driver ganti ke nomer MJE340.
Hasil simulasi dengan menggunakan sinyal sinus 1kHz level 1Vrms menghasilkan catatan sebagai berikut:
Kebutuhan arus untuk beban 4 Ohm adalah total 7,87Arms terbagi atas 3 transistor.
Jika hanya menyediakan 2 transistor maka masing-masing transistor akan menanggung arus 3,98A dan dissipasi transistor akan melebihi maksimal, yaitu 70V X 3,98A = 278Wrms.
Karena kemampuan dari MJL21194 adalah 200W, maka pada tegangan 70VDC setidaknya mengalirkan arus maksimum sebesar 2,85Adc.
Sementara itu arus yang mengalir pada transistor Driver adalah 400mA yang berarti transistor ini akan menghasilkan dissipasi daya hingga 70V X 0,4A = 28W.
LAYOUT PCB
Belum tersedia
TOP
Tidak siap
BOTTOM
No data
SKEMA AKHIR
Karena Q5 dan Q6 sulit kita dapatkan di toko penyedia komponen terdekat, maka saya putuskan untuk menggantikannya dengan pasangan nomer 2SC945/ 2SA733.
Berikut adalah schematic Diagram akhir dari Power modif dari LANEY GC80 yang telah berubah menjadi 70V 400W.
Ada penambahan komponen pendukung Zobel Network pada terminal output untuk pencegahan sinyal liar Frekwensi Tinggi masuk ke speaker.
Modifikasi Power OCL DENON AVC2870 dalam tulisan ini adalah catatan tentang cara mengubah sebuah schematic diagram Power dengan berbagai tegangan supply dan komponen pendukung.
Table of Contents
x
SCHEMATIC DIAGRAM OCL DENON AVC2870
Berikut ini adalah schematic diagram awal dari DENON AVC2870 setelah proses pangkas dan edit.
Z
SIMULASI DAN PENGUKURAN
Setelah gambar selesai maka kita harus lakukan pengukuran rangkaian untuk memastikan apakah nilai komponen yang tertulis sudah benar.
SIMULASI SECARA DC
Dengan catu daya 56V seperti skema aslinya, maka di sini kita mendapatkan informasi bahwa output ke terminal speaker telah sesuai.
Angka terbaca adalah 0,57mV dan ini sangat ideal.
Selanjutnya tegangan basis pada transistor final nampaknya normal pada angka (+)0,498V dan (-)0,497V.
Tegangan pada basis transistor Driver adalah (+)1.07V dan (-)1,07V dan saya anggap ini sudah sesuai.
Perhatikan pada resistor R10. Dengan nilai 12K dan beda potensial terukur pada resistor adalah 54,8-30,04= 24,76V .
Arus yang lewat pada resistor R10 adalah 24,76/12K = 2mA
N
PENGUKURAN ARUS AC
H
R
MODIFIKASI POWER OCL DENON AVC2870 KE 600 WATT
Ketika tegangan kita naikkan ke angka 80V, maka transistor akan semakin besar mengalirkan arus ke beban speaker.
Pada simulasi, jika menggunakan tegangan supply 80V maka memerlukan setidaknya 4 pasang transistor daya dengan kemampuan masing-masing 150W.
Ini berlaku jika kita menggunakan beban sebesar 4 Ohm. Namun jika speaker adalah 8 Ohm maka kosumsi arus menjadi lebih kecil.
Kita harus menambahkan lagi transistor untuk Driver level ke-2.Ini kita lakukan karena pengatan arus menjadi semakin besar.
Betapa tidak. Pada penguat tegangan, arus yang bekerja adalah anggap saja 4mA. Sedangkan arus ke speaker adalah 13,5A atau 13.500mA.
Ini berarti memerlukan penguatan arus sebesar (13500/4=3375) 3375 kali.
Sedangkan kemampuan penguatan arus pada transistor Driver adalah antara 20X hingga 50X. Transistor Final malah semakin kecil antara 10X hingga 20X.
Jika kita tambahkan satu tingkat lagi maka penguatan arus bisa menjadi lebih baik.
Anggap saya jika setiap transistor memiliki kemampuan penguatan masing-masing 20X saja maka hasil pengiatan total akan menjadi
20*20*20= 8000X
Berbeda jika hanya menggunakan 2 tingkat saja ( Driver dan Final Power) maka hasil penguatan hanya sampai 20*20=400X.
Pada hasil pengukuran, Power Amplifier ini mampu mengeluarkan arus hingga 4×2,29A pada tegangan 80V beban 4 Ohm. Berarti arus melewati transistor 2Sc5200 adalah 9.16A.
Namun ini adalah arus setengah gelombang karena ia mendapatkan supply dari phasa (+).
Karena ada 2 supply ( Power ini adalah menggunakan catu daya Simetris ) maka angka 9.16A ini kita kalikan dengan angka 2. Hasilnya adalah 18,32A.
Arus terukur pada beban speaker adalah sekitar 0,707 dari total arus simetris ini. Sehingga output RMS menjadi 18,32 x 0,707 = 12.95A rms.
Berarti benar arus yang terukur ke beban 4 Ohm adalah sebesar 13,5A_rms.
Karena arus yang melewati beban adalah besar, maka beda potensial pada beban 4 Ohm adalah 54V_rms.
Modifikasi Power Amplifier LUXMAN L30 sepertinya bisa kita lakukan karena schematic Diagram Power Amplifier ini lumayan sederhana dan tidak memerlukan komponen yang mahal.
LUXMAN L30 pada servis manualnya menyebutkan bahwa tegangan supply untuk rangkaian Power Amplifiernya adalah 35VDC simetris.
Table of Contents
Sementara itu beberapa reviewer mengatakan bahwa output dari Power ini adalah mulai dari 32W, 38W, 40W pada beban 8 Ohm.
Walaupun secara kalkulasi, maksimum power output dari amplifier ini adalah 75W pada beban 8 Ohm atau 110W pada beban 4 Ohm.
Namun rupanya LUXMAN hanya merancang GAIN rangkaian ini tidak sampai angka maksimum output.
Dari sini saya mencoba untuk meneliti dan mencoba memodifikasi rangkaian power amplifier ini bisakah naik ke tegangan lebih tinggi dan daya lebih besar.
SCHEMATIC DIAGRAM
Rangkaian Power Amplifier LUXMAN L30 memerlukan total 8 transistor.
Memiliki 2 buah trimpot yang bertugas sebagai penentu tegangan DC-Offset dan Penentu tegangan Bias bagi transistor Final.
Berikut adalah hasil potongan schematic Diagram LUXMAN L30 seksi Power Amplifier.
Melihat schematic Power Amplifier ini maka dapat dijelaskan bahwa rangkaian ini terdiri dari:
Preamplifier Differensial
Penguat Tegangan / Voltage Amplifier Stages,
Servo Driver,
Driver Amplifier, dan
Final Power Amplifier
Untuk nomer transistor bisa melihat uraian di bawah ini.
SPEK TRANSISTOR DAN KOMPONEN PENDUKUNG LAINNYA
Nomer transistor: type, Pdc, Vce, Ic
Q201,202: 2SA763, PNP, 200mW, -50V, -50mA
Q203: 2SC1951, NPN, 750mW, 120V, 100mA
Q204: 2SC945, NPN, 250mW, 40V, 100mA
Q205: 2SC1626, NPN, 10W, 80V, 0.75A
Q206: 2SA816, PNP, 10W, -80V, -0.75A
Q207: 2SD371, NPN, 50W, 80V, 6A
Q208: 2SB531, PNP, 50W, -80v, -6A
Melihat daftar spek transistor ini maka jelas transistor ini memang peruntukannya bagi tegangan supply rendah saja.
Misalkan anda melakukan modifikasi rangkaian ini menjadi power ampli bersupply 60V, maka hampir semua transistor harus anda ganti.
Ini karena transistor yang akan beroperasi pada tegangan supply 60V harus memiliki kemampuan maksimum VCE-nya hingga 120VDC.
MODIFIKASI POWER AMPLIFIER LUXMAN L30
Transistor seri C1951 sudah sangat sulit untuk anda dapatkan. Karena itu perlu ganti dengan nomer lain yang memiliki spek sama.
SIMULASI TEGANGAN DC
Berikut adalah hasil pengukuran rangkaian ini pada saat tidak ada sinyal input.
Tegangan supply 35VDC simetris ini mengaliri 4 bagian rangkaian, yaitu:
Preamplifier,
VAS dan Servo Driver,
Driver Amplifier, dan
Final Power Amplifier
Pada saat tidak ada sinyal, arus DC pada rangkaian ini lumayan kecil.
SIMULASI DENGAN SINYAL SINUS 1VRMS
Selanjutnya adalah pengukuran pada rangkaian ini menggunakan Supply Tegangan 35VDC dan sinyal masuk berujud sinus sebesar 1Vrms.
Output menunjukkan angka 22Vp atau 44Vp-p ketika input sinyal adalah 1Vrms.
Ini menunjukkan bahwa penguatan sinyal adalah 22X.
Sinyal output menuju angka tertinggi pada saat sinyal input adalah sebesar 1,529Vrms
Berarti masih ada peluang bagi kita untuk menaikkan power Amplifier ini ke daya yang lebih besar lagi.
MENELITI KEBUTUHAN DAYA
Sebelum menaikkan tegangan supply, maka terlebih dahulu kita harus mengetahui berapakah angka kerja arus transistor dari Rangkaian Power Amplifier ini.
Berikut ini adalah catatan hasil pengukuran pada LUXMAN L30 secara simulasi:
Preamplifier: 1mADC
VAS: 6mADC
Driver Amplifier: 4mA
Final Power Amplifier: 5mA
Namun pada saat ada sinyal input, maka transistor ini bekerja.
Pada sinyal 1Vrms, transistor Preamplifier dan VAS mengalirkan arus sama dengan pada saat tidak ada sinyal.
Namun pada transistor Driver dan Final Power berbeda lagi. Pada saat ada sinyal maksimum maka transistor ini juga mengalirkan arus yang besar.
Terlebih apabila ada sebuah beban sebesar 4 Ohm. Transistor Final nampaknya bekerja lebih berat dari pada saat menggunakan beban 8 Ohm.
Driver Amplifier mengalirkan arus 46,6mA_rms pada beban 8 Ohm pada saat sinyal maksimum.
Demikian pula dengan transistor Final Power Amplifier. Ia mengalirkan arus hingga 1,88A pada beban 8 Ohm.
Jika kita hitung, maka kosumsi daya pada transistor Final Power adalah sebesar 66W_rms.
Berarti anda sudah bisa membayangkan bagaimana kebutuhan transistor saat menaikkan tegangan supply.
SCHEMATIC DIAGRAM VERSI MODIFIKASI 60VDC
Berikut ini adalah schematic Diagram Power OCL LUXMAN L30 setelah proses modifikasi dengan menggunakan tegangan supply 60VDC simetris.
