SkemaMosfet - High Power Amplifier complete PCB

Gambar  ini  adalah skema rangkaian (schematic diagram) dari sebuah Power Amplifier (Penguat Daya) audio yang diberi nama LEGEND-Stage Master MK2. Rangkaian ini dirancang oleh Dr. Borivoje Jagodic.

Berikut adalah penjelasan terperinci mengenai rangkaian ini:

---

Spesifikasi dan Fitur Utama

Berdasarkan teks yang tercantum pada skema, amplifier ini memiliki spesifikasi yang mengesankan:

• Pout (Daya Keluaran): $\text{500W RMS}$ pada beban $\text{8 ohm}$.

• THD (Total Harmonic Distortion): $\text{0.01}\%$ pada $\text{400W}$ (nilai yang sangat rendah, menunjukkan kualitas audio yang tinggi).

• Frekuensi Respons (Fr. opseg): $\text{15Hz – 130kHz}$ ($\text{-1dB}$), yang mencakup rentang yang sangat lebar, jauh melebihi batas pendengaran manusia.

• Sensitivitas Input (Ui. osetl.): $\text{1.5V RMS}$ untuk menghasilkan daya $\text{500W}$.

• BIAS: $\text{25mA}$ per pasang (per pair) transistor keluaran.

• Tegangan Suplai (Vcc): Menggunakan tegangan suplai simetris yang tinggi, yaitu $\text{+/-95V}$.

---

Analisis Rangkaian Utama

Rangkaian ini adalah desain penguat daya kelas tinggi yang kompleks, menggunakan arsitektur umum pada banyak power amplifier modern:

1. Tahap Input dan Penguat Tegangan (Voltage Amplifier Stage - VAS)

• Tahap Input Diferensial: Menggunakan $\text{2x MPSA92}$ (transistor PNP) sebagai pasangan diferensial pada input. Ini adalah tahap awal yang menerima sinyal audio (INPUT) dan membantu menekan noise (common-mode rejection).

• Cermin Arus (Current Mirror): Transistor $\text{2x ZN5551}$ dan $\text{2x ZN5401}$ bersama dengan resistor $\text{200}$ ohm (dengan trimer $\text{200}$ ohm untuk simetri) kemungkinan berfungsi sebagai sumber arus atau bagian dari cermin arus untuk mengaktifkan pasangan diferensial secara seimbang.

• Tahap Penguat Tegangan (VAS): Bagian tengah rangkaian yang menggunakan transistor seperti $\text{MJE340}$ (NPN) dan $\text{MJE350}$ (PNP). Ini adalah tahap di mana sinyal tegangan dikuatkan secara signifikan sebelum diberikan ke tahap output.

2. Pengaturan Bias dan Driver

• Pengaturan Bias: Terdapat trimer $\text{10K}$ ("$\text{10 okretaja za mirnu struju}$" - 10 putaran untuk arus diam/bias) yang berfungsi mengatur arus diam (quiescent current atau BIAS) pada transistor output. Arus bias sangat penting untuk mengurangi crossover distortion.

• Tahap Driver: Transistor $\text{2N5395}$ (NPN) dan $\text{MJE15034/MJE15035}$ (NPN/PNP) adalah transistor driver yang bertugas menyediakan arus yang cukup besar untuk menggerakkan banyak transistor daya di tahap output.

3. Tahap Output (Penguat Arus)

• Transistor Daya: Rangkaian ini menggunakan total 12 pasang transistor daya IRFP260 (MOSFET). Ada 6 pasang (6 N-channel dan 6 P-channel) yang disusun secara paralel untuk menangani arus tinggi dan daya $\text{500W}$ yang besar. Penggunaan MOSFET (seperti IRFP260) dikenal memberikan respons frekuensi yang baik.

• Resistor Emitor/Sumber (Source Resistor): Setiap kaki sumber (source) dari MOSFET dihubungkan seri dengan resistor $\text{0.1}$ ohm. Resistor ini berfungsi untuk:

  • Membagi arus secara merata di antara transistor paralel (current sharing).

  • Meningkatkan stabilitas termal.

• Resistor Gerbang (Gate Resistor): Terdapat resistor $\text{330}$ ohm yang dihubungkan ke setiap gerbang (gate) MOSFET. Ini membantu mencegah osilasi frekuensi tinggi dan meredam ringing.

4. Perlindungan dan Umpan Balik

• Induktor/Resistor Keluaran: Terdapat kombinasi resistor $\text{10}$ ohm paralel dengan induktor (koil kawat) yang dihubungkan seri pada jalur output ke speaker. Ini adalah jaringan Zobel atau filter Boucherot yang membantu menjaga stabilitas amplifier pada beban kapasitif.

• Kapasitor Filter Suplai: Kapasitor $\text{2x 470uF/100V}$ dipasang pada rel suplai $\text{+/-95V}$ untuk memfilter noise dan memastikan pasokan tegangan yang stabil.

• Dioda $\text{1N4007}$: Digunakan pada beberapa titik untuk perlindungan, seperti pada tahap driver untuk mencegah tegangan balik.

---

Kesimpulan

Rangkaian LEGEND-Stage Master MK2 adalah desain penguat daya audio kelas atas yang menampilkan daya tinggi ($\text{500W}$) dengan distorsi yang sangat rendah ($\text{0.01}\%$). Desainnya menggunakan banyak pasangan MOSFET (IRFP260) secara paralel untuk daya keluaran, didukung oleh rangkaian input diferensial dan VAS yang canggih, serta pengaturan bias yang teliti melalui trimer $\text{10K}$. Rangkaian ini ditujukan untuk aplikasi audio profesional atau audiophile yang memerlukan kinerja dan fidelitas tinggi.

Paragraf ini akan fokus pada analisis rangkaian penguat daya berdasarkan skema Power Amplifier LEGEND-Stage Master MK2, yang merupakan desain penguat daya kelas atas untuk aplikasi audio profesional.

Power Amplifier LEGEND-Stage Master MK2 adalah penguat daya audio berkualitas tinggi yang menawarkan spesifikasi power amplifier mengesankan, termasuk daya 500W RMS dengan distorsi harmonik total rendah (THD sangat kecil) dan frekuensi respons amplifier yang sangat lebar, memastikan kualitas audio tinggi. Desain penguat daya canggih ini mengikuti arsitektur amplifier modern, dimulai dengan tahap input berupa rangkaian input diferensial untuk kejernihan sinyal. Sinyal kemudian melewati tahapan penguat tegangan sebelum mencapai tahap keluaran yang menggunakan banyak pasangan transistor MOSFET IRFP260 secara paralel. Bagian penting dari cara kerja penguat daya ini adalah pengaturan bias amplifier yang teliti, yang dibantu oleh resistor gerbang MOSFET dan resistor sumber untuk memastikan stabilitas termal amplifier. Kemampuan setting input sensitivity amplifier (seperti ) merupakan bagian dari spesifikasi power amplifier audio yang memungkinkan penyesuaian sensitivitas input penguat daya untuk berbagai sumber audio. Selain itu, perlindungan amplifier audio terintegrasi, menjadikan LEGEND-Stage Master MK2 sebuah penguat daya kelas atas dengan fitur power amplifier LEGEND-Stage yang lengkap.