Class D D2K5 Fullbridge

 

Hello gais, divideo kali ini saya akan merakit power amplifier class-d D2k5 fullbridge dual feedback dan nanti akan saya test keluaran dayanya di 8 dan 4ohm, skemanya didesain oleh bapak katino surodipo selaku admin grup Class-D Next Generation Amplifier Indonesia di facebook.

Youtube:

ebelumnya saya sudah membuat amplifier ini tapi sebagian menggunakan komponen smd yang videonya ada disini, yang versi smd ini lebih susah untuk merakitnya karena komponen kecil2,   Tetapi divideo tersebut masih menggunakan single feedback. yaitu prefilter feedback saja. Karena antusias teman2  ingin merakit menggunakan komponen DIP atau komponen normal, saya buatkan versi komponen biasa. 

Rangkaian amplifier ini saya skema ulang di EasyEDA, untuk fiturnya masih sama dengan yang versi smd, tetapi untuk OCPnya saya menggunakan OCP yang versi terbari menggunakan transistor,

sebelumnya menggunakan NE555, karena IC NE555 terkadang sering jebol saat OCP aktif, jadi saya pakai yang transistor saja lebih simple dan lebih gmpang nyari komponen yang bagus, kalau yang versi 555 itu terkadang kalau gak bagus ICnya malah sering jebol ICnya.

Limiter, DC Protection dan indikator front panel masih sama.

Dan berikut ini PCB layoutnya, PCB saya desain dual layer, untuk dimensi PCB ini lebarnya 9.5cm dengan panjang 28cm. Untuk bagian sinyal saya desain menggunakan jalur sudut busur dan tidak terlalu lebar menggunakan 0.3-0.5mm supaya lebih minim noise atau hum karena tercover grounding yang lebih maksimal. bagi teman2 yang kepengen beli PCB atau beli paket diy, atau beli kit jadinya, bisa kunjungi link yang ada dideskripsi.

Lanjut kita cetak PCBnya di JLCPCB, untuk cara cetak PCB di JLCPCB bisa simak video berikut ini.

Oke lanjut lagi ke perakitan, dan berikut PCB yang saya cetak di JLCPCB, PCB sangat berkualitas dan pengirimanya juga cepat, serta harga yang cukup terjangkau. 

kita persiapkan dahulu komponennya, gunakan komponen yang berkualitas, dan jangan ditawar nilainya karena kualitas dan nilai komponen sangat mempengaruhi kinerja amplifier, bukan cuma klass-d aja sih, semua kelas amplifier juga sama.

kita pasang dahulu komponen sesuai label yang ada di PCB. saya pasang resistor dan diode dahulu.

Untuk kapasitor 100n ini saya menggunakan yang model axial jadi bentuknya seperti resistor.

lanjut kita solder komponenya, ini akan saya solder langsung dari atas, jadi gak perlu dibalik dan potong kaki komponen, ini lebih mudah ya daripada kita solasi atau kaki ditekuk lalu dipotong. akan tetapi kekurangan nyolder dari atas seperti ini, bekas dari solderan itu akan terlihat, dan bisa dibersihkan menggunakan thiner. akan tetapi harus berhati2 kalau menggunakan resistor yang kualitasnya kurang bagus biasanya warna gelang juga ikut hilang jika terkena thinner.

Setelah semua tersolder baru kita potong kaki icnya.

sebelum pasang kapasitor, saya akan pasang dahulu IC opamp inbal dan komparator TL071, karena saya menggunakan IC SMD, kalau semua kompoenen sudah terpasang, baru pasang IC SMD, kita akan kesusahan untuk nyolder IC SMDnya. kedua ic ini bisa alternatif menggunakan SMD atau yang DIP. gunakan salah satu saja, kalau sudah menggunakan IC yang SMD kia tidak perlu memasang yang DIP, dan sebaliknya.

selanjutnya pasang kapasitor, dan komponen yang lebih besar lainnya. 

untuk dioda bootstrap saya menggunakan  2 diode RL2 dan 1 MUR460.

LCR0202, saya menggunakan versi DIY untuk cara membuatnya bisa lihat divideo sebelumnya.

Kapasitor LPFnya saya menggunakan 1.5uF 250V merk wima, sebenarnya nilai  kapasitansinya kurang,  tapi mumpung ada kapasitor bagus ya saya pakai saja. 

Untuk trimpot attack limiter yang warna biru, kita bisa mengganti dengan resistor 1k ohm atau dijumper menggunakan resistor 1k ohm, jika ingin setingan fixed.

Untuk induktor, corenya saya menggunakan core diameter 4cm, dengan seri MS 157060-2 sebanyak 1 buah per side, ini juga bisa didobel, dan itu lebih bagus dari pada menggunakan single core. Lilitannya saya menggunakan kawat 1mm sebanyak 2 rangkap, dililit sebanyak 21 lilit. Nilai induktansi nya sekitar 40uH. 

Kalau menggunakan doble core, jumlah lilitanya sebanyak 17 lilit.

Pasang IC Logic CD4049 dan 2 IC driver mosfer IR2110. Gunakan IC yang berkualitas   untuk IC logic maupun driver mosfetnya, teman teman bisa membeli IC dengan kualitas bagus di UTSource.net. Selain IC, ada banyak juga komponen2 yang ada di utsource.net ini , mulai resistor, kapasitor, IC logic, kabel2, ada banyak sekali macam komponen disini. Dan saya sudah sering beli komponen disini, komponen juga berkualitas dan pengiriman juga cepat, pembayaran bisa menggunakan kartu kredit atau paypal. bagi teman2 yang kepengen beli di utsource.net bisa langsung kunjungi linknya atau cek dideskripsi.

Gunakan sekring 15-20A.

Beri timah pada lapisan silkscreen yang terbuka atau pada bottom soldermask, supaya jalurnya lebih kuat, dan tahan lama. 

Lanjut pasanang mosfet, oh ya ini sudah saya lakukan test poin sebelumnya, nanti divideo selanjutnya akan saya jelaskan cara test poin amplifier ini sebelum memasang mosfet. untuk mosfetnya saya menggunakan mosfet IRFP260 sebanyak 4 buah.

Selanjutnya pasang heatsink, heatsink yang saya gunakan dengan lebar 9.8cm dan panjang 30cm, dengan jumlah sirip 10 sirip, dan heatsink ini yang tipis, kalau yang tebal lebih bagus sih, tapi yang tipis saja sudah lebih dari cukup dan lebih murah. 

Oh ya jangan lupa diberi isolator pada bagian mosfetnya, dan juga diberi thermal grease supaya panasnya lebih merata ke heatsink. Dan untuk spacer pcb gunakan yang 5mm, supaya pas dan rata. baut PCBnya dahulu baru kemudian baut ke 4 mosfet. 

Kit amplifier pun sudah jadi dan siap untuk ditest.

Untuk catu dayanya saya menggunakan SMPS 5kw by syalend tech, tegangan keluaran 90VDC CT, ini juga bisa diadjust tegangan keluarannya. SMPS juga sudah dilengkapi dengan tegangan ekstra 12VDC dan 24V CT, tegangan ekstra 12VDC ini juga bisa digunakan untuk bias klas-D atau digunakan untuk supply kipas 12V. untuk power switch on/off nya saya jumper langsung ya ini. jadi kalo dipasang dibox sklarnya bisa diambil dari kabel ini, supaya lebih soft saat menyalakan smps.

oke lanjut kita pasang dahulu smps ke kit amplifier, pasang kabel supply utama, hitam untuk min , kuning ground dan merah +. kemudian pasang supply bias 12V biru untuk + dan putih untuk min.

ini saya tambah kipas, soalnya nanti saya akan test load langsung, untukk supply kipas saya ambil juga dari ekstra 12V smps.

Ini saya pasang voltmeter DC di supply utama + dan -, untuk melihat tegangan supplynya nanti ketika diload.

kita nyalakan smpsnya dahulu, led ocp akan menyala sebentar lalu mati, dan led protect juga.

 ketika led protect mati relay speaker akan aktif.

kemudian pasang potensiometer 10K ohm di soket potensio, kemudian pasang kabel input di soket input.

lalu kita coba cek berapa speed pwmnya menggunakan oscilloscope, pasang gnd probe ke gnd dan probe + ke sebelum lpf atau awal lilitan induktor. speed pwm terbaca 275kHz. 

saya coba naikan voltase supplynya dengan memutar trimpot yang ada dismps ini, ini saya set di 180VDC atau 90VDC CT atau + dan - ke ground.

untuk test loadnya saya menggunakan beban resistor dummy load, test pertama akan saya test di 8 ohm dulu, 2 resistor 4 ohm 1000W ini saya seri menjadi 8 ohm. 

kemudian pasang beban dummyload di terminal speaker + dan -, karena ini fullbridge untuk speaker - bukan ke ground jadi diterminal speaker min, ini sama juga dengan power BTL keluarannya + -, bukan + gnd ya.

Probe oscilloscope saya pindah ke terminal output, untuk melihat sinyal keluaranya. dan saya pasang voltmeter AC untuk melihat tegangan keluarannya serta saya pasang tang amper dijalur output ke beban untuk melihat berapa keluaran arusnya, sehingga kita bisa mengkalkulasi berapa daya yang dihasilkan amplifier ini.

untuk inputnya saya ambil dari audio frekwensi generator, frekwensi saya set di 100Hz, dengan amplitudo outputnya 1.5Vpp.

Langsung saja kita buka volumenya berapa tegangan dan arus yang didapat, ini limiternya sudah saya set, kalau klip maka led limiter warna kuning paling pjok kiri akan menyala dan inputnya akan terpotong sedikit sampai outputnya tidak klip, nanti next video akan saya jelaskan juga cara seting limiternya. 

Tegangan dan arus yang didapat di 8 ohm yaitu 110.7VAC dengan arus 13.57A , jadi total dayanya 110.7x13.57=1502W kita bulatkan saja 1500W RMS, daya yang besar di 8 ohm sudah dapat 1000W RMS lebih, dan tegangan supplynya drop di 174VDC +-, kalo ke gnd sekitar 87VDC, jadi hanya drop 3 volt saja. edunn nih smps. joss ini smpsnya

selanjutnya test load di 4 ohm, beban akan saya gunakan satu buah resistor 4 ohm, ini kabel saya pindah dahulu.

Oke kita coba test load di 4 ohm, kita buka lagi volumenya. ini saya tidak bisa lama2 testnya karena listrik bisa trip alias njeglek karena listrik rumah hanya 1200VA.

di 4 ohm tegangan dan arus yang di dapat yaitu 106V AC dengan arus 26.8 A, jadi dayanya 106x26.8 = 2840W RMS, waw daya yang besar sekali di 4 ohm kita mendapatkan 2800W dengan menggunakan tegangan supply 90VDC CT drop di 170VDC atau 85VDC CT, smpsnya edun lah dropnya cmn 5 Volt.

lalu berapa daya listrik pln untuk test load ini? 

daya yang dikeluarkan listrik rumah sekitar 3.34kw atau 3340W, dan drop tegangan ACnya lumyan banyak dari 223V ke 189V jadi sekitar 34VAC, kalau gak drop mungkin bisa lebih lagi ya daya keluaran amplifiernya. ini listrik rumah saya cmn 1200VA hanya saya gunakan  untuk test load ini, kalau yang dirumah saya pake  listrik dari solar panel. jadi khusus untuk test load amplifier ini, dan penerangan sekitar 100W.

Lalu berapa efisiensi nya, cara menghintungnya cukup simpel kita bisa menggunakan rumus. daya keluaran / daya sumber AC 220 dikali 100%, yaitu 2840/3340x100%=85%, ini total efisensi amplifier dan smpsnya ya, kalau amplifiernya saja tinggal ditambahkan dari 100% dikurangi efisiensi dari smps, dan efisiensi smps ini kata pak soleh sebagai perakitnya katanya sekitar 90%. 

jadi 100%-90% yaitu 10% ditambah total efisensi tadi 85% =95%.

Jadi efisiensi amplifier D2K5 ini yaitu sekitar 95% dikeluaran daya sekitar 2800W, sangat tinggi juga efisiensi amplifier ini. Amplifier berdaya besar ini sangat cocok digunakan untuk speaker subwoofer, misal 2x18inch per kit, dan 1 kit smps ini mampu menyuplai 2 kit D2K5 ini dengan maksimal.

Tapi amplifier D2K5 ini tidak sesuai namnya ya, D2k5 atau D2500, harusnya 2500W tapi ini mlah lebih , anggap aja bonus lebihnya.

Troubleshooting

Masalah Relay speaker On / off dan berulang keadaan standby, bisa dicek  R50 4K7, R95 15K, R87 3K3, R85 47K, R64 47K, R65 680 kalau ad salah pasang.