Class D Tutorial Part 2:
UcD Amplifier untuk Pro Audio
Ver. 1 by kartino@yahoo.com, September 2017
1. Sejarah awal UcD Amplifier
Amplifier Class D UcD topologi dipopulerkan oleh Bruno Putzeys pada tahun 2003 sewaktu masih bekerja
sebagai engineer di Philips berupa sebuah demonstration board all discrete UcD Amplifier 200W pada 4 ohm.
Pada saat itu Class D hanya dikenal sebagai amplifier dengan spesialisasi sebagai subwoofer saja karena
dikenal kurang bagus untuk reproduksi frekuensi full range dan hanya bagus di frekuensi rendah dan hanya
memiliki keuntungan di efisiensi yang tinggi. Prototype ini membuktikan bahwa Class D amplifier bisa
menghasilkan output dengan kejernihan tinggi.
Bersama Jan-Peter van Amerongen di Hypex, Bruno Putzeys mengembangkan UcD amplifier menjadi pelopor
dan referensi untuk UcD Class D Amplifier. Produknya masuk kalangan Hi Fi dan Audiophile dan dijual sebagai
OEM kit maupun retail dan sudah digunakan di berbagai produk produk hi end dunia. Produk paling mutakhir
adalah Hypex Ncore yang banyak mendapatkan review sebagai the most linear amplifier.
Gambar 1. Skema Philips UcD UM10155, 200W 4 ohm
Gambar 2. Evaluation Board Philips UcD UM10155, 200W 4 ohm
2. Topologi UcD versus Non UcD
Tulisan ini tidak akan membahas dasar cara kerja dari amplifier Class D karena sudah pernah dibahas di Class
D Tutorial Part 1. Pembahasan kali ini akan ditekankan khusus tentang cara kerja topologi UcD Amplifier ini
sendiri. Sebagai awal, kita bahas perbedaan antara UcD dan Non UcD atau topologi yang diaplikasikan seperti
pada D900 dan sejenisnya.
Topologi Non UcD bisa dilihat seperti Gambar 3. Feedback diambil dari sebelum inductor. Dengan demikian
Induktor dan LPF termasuk speaker secara keseluruhan berada di luar control loop feedback.
Gambar 3. Topologi Non UcD Amplifier
Kelebihan dari topologi ini adalah karena feedback loop diambil dari output switching sebelum inductor, dan
bekerja pada tegangan switching yang tinggi maka topologi ini sangat stabil dan tahan terhadap gangguan dari
luar.
Kelemahannya adalah karena induktor, kapasitor LPF dan speaker tidak berada di dalam loop feedback, maka
amplifier harus dioptimalkan pada beban yang dikehendaki. Demikian juga induktor, kapasitor LPF juga harus
disesuaikan mengikuti daya amplifier sekaligus beban agar hasilnya optimal.
Topologi UcD Class D amplifier secara sederhana adalah seperti pada Gambar 4. Bisa dilihat bahwa feedback
diambil setelah inductor. Demikian juga untuk R dan C feedback terpisah untuk sonic feedback (Rf) dan
switching (Clead dan Rlead). Dengan demikian Induktor dan LPF termasuk speaker secara keseluruhan masuk
dalam control loop feedback.
Gambar 4. Topologi UcD Amplifier
Kelebihan dari topologi ini adalah karena feedback loop diambil dari output audio setelah LPF maka sensitifitas
amplifier terhadap jenis beban sangat rendah jadi tidak tergantung jenis dan besar beban. Feedback juga lebih
akurat sehingga secara keseluruhan kinerja feedback lebih baik.
Kelemahan dari topologi ini adalah feedback loop bekerja pada tegangan ripple yang rendah untuk
membangkitkan switching pada comparator, sehingga terkadang ada interferensi antar channel. Bila ini terjadi
maka akan keluar suara seperti nyamuk. Kelemahan ini bisa diatasi dengan mensinkronkan kecepatan
switching pada kedua channel, namun cukup sulit. Alternatifnya adalah justru membuat selisih kecepatan
switching kedua channel minimal 20kHz hingga kedua frekuensi switching tidak saling meresonansi.
3. Skema Dasar UcD Amplifier untuk Pro Audio
Karena permintaan amplifier untuk Pro Audio sangat tinggi maka direalisasikanlah topologi UcD ini dalam
bentuk amplifier Pro Audio. Tantangan dari realisasi amplifier ini adalah mengembangkan design dari aslinya
yang hanya 200W 4 ohm menjadi rated power lebih kurang 1000W 8 ohm / 2000W 4-ohm half bridge.
Perkembangan selanjutnya dinaikkan lagi outputnya dengan design fullbridge, 1500W 8 ohm / 3000W 4 ohm
untuk low/sub. Dengan output sebesar itu maka UcD Amplifier sudah bisa memenuhi kebutuhan live musik,
baik fullrange, mid, high, low dan subwoofer.
Yang akan kita bahas adalah tutorial UcD Xlite v.3, versi UcD Pro Audio yang paling sederhana, yaitu tidak
dilengkapi dengan Overcurrent dan DC failure protection. Untuk memenuhi kekurangan ini maka dalam
pemasangan UcD Xlite wajib ditambah eksternal DC Failure protection dan supply harus ditambahkan fuse.
Seperti pada skema terlampir, dari skema dasar Philips UcD UM10155, disain dikembangkan agar amplifier
bisa dipergunakan untuk kalangan Pro Audio. Diantaranya adalah selain agar dapat menghasilkan output yang
cukup besar juga bagian input ditambahkan balanced input agar kompatibel dengan peralatan input output
sinyal audio aksesories. Lalu daya mosfet diperbesar dan demikian juga gate driver. Dan ditambahkan snubber
agar amplifier handal dan tahan terhadap kondisi lapangan yang penuh dinamika dan pembebanan tinggi yang
kontinyu (heavy duty).
3.1 Input Stage
Bagian awal UcD Xlite Amplifier adalah Input Stage yang berfungsi sebagai input buffer. Untuk bagian input
dipilihlah dual Op Amp differential agar bebas dari ground reference. Model ini dikenal dengan Op Amp
instrumentasi. Input dan output adalah fully differential. Karena tidak menggunakan ground sebagai signal path
maka lebih akurat dan bebas dari hum.
Gambar 5. Input Stage UcD XLite ver.3
Seperti pada Gambar 5, input stage ini menggunakan dual Op Amp U1, U2. Type yang cocok adalah semua
type dual Op Amp seperti TL072, TL082, JRC4558, LM4562 dan lain lain. Op Amp ini medapatkan supply dari
supply utama melalui shunt resistor 10K 5W, dan diregulasi dengan Zener 12 Volt 1W. Supply Op Amp harus
dijaga kesimetrisannya agar outputnya imbang antara Out+ dan Out-.
Input masuk menggunakan standard tegangan 0.77V sampai dengan 1.5 Volt. Gain dari input stage ini diatur
melalui R24, R25, R30 yang untuk mempermudahkan perhitungan dibuat sama nilainya yaitu 4K7, berbanding
R28, R29 yaitu 15K/4.7K = 3.2x. Karena Class D mempunyai gain yang rendah maka sebelum masuk ke
amplfikasi class D stage, tegangan butuh cukup tinggi sehingga mudah dilakukan pencacahan melalui
komparator.
Impedansi input adalah 4K7 x 2 = 9.4K. Volume potensio dipasang di In+ ke In- tanpa ground tersambung. Oleh
sebab itu bila ada satu input yang putus maka volume tidak berfungsi dengan baik. Nilai tahanan potensio
adalah 10-20K.
Gambar di bawah memperlihatkan input dan output dari UcD Xlite input stage. Dengan input 1Vpp output
differential maka outputnya adalah 10 Volt. Nilai ini sebenarnya dipersiapkan untuk tegangan main supply
amplifier sampai dengan 125 Vdc. Bila tegangan supply hanya 90Vdc bisa dipasang R28/R29 cukup 10K atau
15K agar dapat sensitifitas input yang dikehendaki.
Gambar 6. Tegangan input dan output dari Input Stage UcD XLite ver.3
3.2 Comparator Stage
Output dari Input stage ini lalu diumpankan ke Comparator Stage. Dari mulai komparator sampai power stage,
semua menggunakan “all discrete” alias bipolar atau FET saja, tidak ada integrated circuit. Tujuan pemilihan all
discrete ini adalah agar leluasa melakukan setting dan optimalisasi. Dikarenakan skema UcD class D ini bekerja
pada arus satuan milliampere maka perubahan nilai nilai resistor yang dikenakan pada setiap transistor dapat
sangat mempengaruhi kinerja amplifier secara keseluruhan. Oleh sebab itu baik nilai maupun jenis resistor dan
juga kapasitor kompensatornya sangat penting. Resistor yang terbaik dalam aplikasi ini adalah metal film dan
kapasitor kompensator adalah keramik single layer.
Comparator Stage pada UcD Xlite Amplifier mirip sekali dengan Long Tailed Pair (LTP) pada Class AB input
stage, tetapi output dari Comparator Stage ini bukan sinyal linear melainkan sudah sinyal switching. Desainnya
menggunakan bipolar transistor yang difungsikan sebagai Operational Transconductance Amplifier (OTA), atau
Omp Amp yang inputnya adalah tegangan namun outputnya adalah arus. Dari stage ini sampai mosget gate,
amplifier bekerja pada mode arus. Keuntungan mode ini ada nilai arus minimum yang dibutuhkan sehingga
walaupun ada interferensi dari luar selama tidak membangkitkan arus sebesar arus yang dibutuhkan untuk
bekerja maka interferensi tidak mempengaruhi kinerja bagian ini. Sehingga sangat stabil.
Seperti terlihat pada Gambar 7, Komparator menggunakan sepasang LTP transistor 2N5401 yaitu Q17 dan
Q18. LTP ini mendapat supply dari constant current source (CCS) Q19, Q20, sebesar 2.2mA. Sinyal audio dari
Input Stage masuk melalui R2 dan R6. Rangkaian feedback audio bekerja simetris masuk basis Q17 dan Q18
melalui R17 dan R32.
Lalu feedback ripple untuk menghasilkan PWM melaui self-oscillation melalui R18, dan C4, serta R33 dan C21.
Sehingga C4 dan C21 dapat digunakan untuk mengatur kecepatan switching dari amplifier. Kapasitas yang
kecil berarti kecepatan lebih tinggi dan sebaliknya, namun jika terlalu tinggi dapat menyebabkan amplifier gagal
berosilasi, jadi harus dicari nilai yang optimal.
Q9 dan Q12, NPN 2N5551 berfungsi sebagai current mirror yang menjamin bahwa antar kaki-kaki LTP arusnya
seimbang dan juga mengatur kecepatan OFF dari Q10 dan Q11. Sedangkan fungsi dari Q10 dan Q11 adalah
untuk menghidupkan dan mematikan gate Mosfet dengan jalan menarik arus dari gate driver. Ketepatan ON
dan OFF dari Q10 dan Q11 harus diatur dengan tepat agar kedua mosfet high-side dan low-side tidak ON
secara bersamaan karena akan menyebabkan mosfet cross-conduction hingga menyebabkan mosfet terbakar,
dan juga tidak terlalu lama jeda ON dan OFF antar mosfet atau istilahnya “dead time” agar tidak terjadi cacat
clarity yang terlalu tinggi. Oleh sebab itu pengaturan jumlah tahanan seri antara R1 dan POT3 harus tepat.
Gambar 7. Comparator Stage
Tahanan seri antara R1 dan POT3 juga mempengaruhi kecepatan switching dari amplifier, dimana semakin
besar semakin cepat kecepatan switching tetapi juga menyebabkan dead time yang lebih tinggi. Jadi, tahanan
seri R1 dan POT3 harus diatur agar:
1. Dead time cukup hingga tidak menyebabkan cross-conduction mosfet.
2. Clarity terjaga.
3. Kecepatan switching terpenuhi agar clarity saat reproduksi suara high terpenuhi.
Jadi disini ada trade-off antara clarity, reliability, stability dan kecepatan switching yang optimal. Kecepatan
switching yang tinggi walaupun bagus untuk suara high tetapi menyebabkan switching losses akibat
berkurangnya duty cycle mosfet karena dead time hingga menjebabkan switching losses dan power output
menjadi kehilangan tenaga yang ditandai output mudah clip sebelum waktunya. Pengaturan bagian ini bisa
dipermudah dengan pemilihan mosfet yang baik yaitu mosfet cepat dan ringan.
Gambar 8. Sinyal pada Comparator Stage
Dari Gambar 8, diperlihatkan V[in-] yaitu campuran feedback dari output amplifier berupa ripple dengan
tegangan dari IN- sehingga hasilnya berupa gelombang sinus ber-ripple. Sedang V[in+] adalah output sinus
yang lebih linear. Kedua sinyal ini lalu dikomparasi oleh LTP, Q17 dan Q18. Sehingga kaki-kaki LTP
menghasilkan arus. Arus inilah dipakai untuk mengaktifkan Q10 dan Q11 yang berfungsi mengaktifkan gate
driver mosfet, dengan menarik arus sebesar 4mA secara bergantian anta high side dan low side yang
ditunjukkan pada grafik I[R_pull_h1] dan I[R_pull_l1].
Pemilihan tipe transistor Q10 dan Q11 sangat krusial karena transistor ini pada high side mengalami stress
tegangan paling tinggi dari seluruh bagian amplifier yaitu tegangan penuh supply plus ke minus ditambah
tegangan boostrap 12 Volt dan harus bekerja sangat cepat dan presisi sangat tinggi. Jadi transistor tersebut
sangat mempengaruhi kinerja amplifier secara keseluruhan dan pilihannya sangat terbatas. Setelah melalui
serangkaian percobaan dan test lapangan, dipilihlah transistor terbaik untuk aplikasi ini adalah: 2SC3503,
2SC3790 yang bisa diaplikasikan untuk tegangan supply sampai 125Vdc. Untuk tegangan supply 90Vdc atau
lebih rendah bisa menggunakan 2SC3788 dengan harga lebih murah.
Untuk mengatur DC offset dari output amplifier maka ditambahkan fitur DC Offset control terdiri dari regulated
tegangan simetris dan trimpot untuk mengatur DC Offset agar mendekati nol. Fitur ini harus dipasang karena
bila tidak terpasang maka dapat berakibat input reference voltage floating yang bisa menyebabkan DC offset
pada amplifier output tidak terkontrol yang dapat menyebabkan pumping pada tegangan supply yang
menyebabkan tegangan supply tidak simetris hingga menyebabkan elco overvoltage bahkan elco bisa meledak.
3.3 Power Stage
Power stage terdiri dari Mosfet beserta gate driver. Gate driver diperlukan untuk menyalakan dan mematikan
mosfet secepat mungkin dengan jalan mengisi dan mengosongkan muatan gate dari mosfet. Baik mosfet highside dan low-side masing-masing dikontrol oleh gate driver terpisah.
Gambar 9, charging gate driver mosfet low side M3, M4, diatur dengan menyalakan Q4 dengan jalan menarik
arus dari basis Q4. Sedang untuk discharge gate dengan self-discharge dengan Q3 seketika saat Q4 arus
basisnya dihentikan dengan tenaga dari muatan gate itu sendiri. Agar mampu menyalakan dan mematikan
mosfet yang cukup besar maka ditambahkan totem-pole Q7 dan Q8.
Hal yang sama berlaku untuk high side mosfet M1, M2. D26 adalah LED indicator yang akan menyala bila
bootstrap terisi. Artinya amplifier sudah berhasil start.
Nilai tahanan R14, R12 harus diatur agar ON dan OFF dari Q2, Q4 akurat demikian juga mosfet. Nilai yang
terlalu kecil menyebabkan mosfet terlambat bahkan tidak bisa ON. Nilai terlalu besar menyebabkan mosfet
terlambat OFF.
Gambar 9. Power Stage
Supply V3 merupakan 12 Volt supply yang reference nol tegangan di -Vss merupakan supply untuk gate driver.
Untuk supply high side gate driver dibuat bootstrap melalui D12 dan R37, dimana akan mengisi C20 dari supply
V3 saat PWM sudah terbangkitkan. Untuk mengisi C20 saat sebelum PWM start maka dipasang R31, sehingga
amplifier bisa cepat start. D12 harus dipilih yang memiliki nilai transient reverse recovery (TRR) maksimal 30ns
agar tidak panas. Karena tugas diode ini sangat berat maka harus dipilih diode dengan spesifikasi tinggi.
C39, C40, wajib dipasang untuk mencegah mosfet osilasi saat switching karena arus yang besar. C10, R19
dan C28, R58 adalah switching snubber untuk mosfet agar stabil. R11 dan R46 sangat penting untuk mencegah
mosfet ON dengan sendirinya saat sebelum starting karena floating voltage dari gate mosfet yang
menyebabkan gate charging dari induksi hingga dapat menyebabkan mosfet ON kedua sisi dan akhirnya
terbakar. Jadi R11 dan R46 akan mengosongkan gate mosfet saat mosfet tidak bekerja.
Mosfet harus dipilih dari jenis yang ringan dan cepat. Ringan disini artinya kapasitif gate dipilih yang paling kecil
agar tempo pengisian dan pengosongan muatan bisa berkecepatan tinggi. Lalu cepat disini adalah cepat ON
dan OFF. Untuk memudahkan kita mabil referensi adalah mosfet IRFP250N yang merupakan pilihan paling
minimum untuk kualitas. Sehingga mosfet lainnya dapat mudah dibandingkan parameternya dengan
IRFP250N. Jika parameternya lebih bagus maka hasilnya juga tentu akan lebih bagus. Kriteria minimum yang
perlu dilihat dari data sheet adalah:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Rated continuous current (ID) pada 70C atau 100C
Breakdown Voltage (BR)DSS
Resistansi saat Mosfet ON penuh (RDSon)
Total Gate charging (Qg)
Delay ON (Ton + TDon)
Delay OFF (Toff + TDoff)
Rated Continuous Current (ID) mengikuti itungan umum watt output. Sedang breakdown voltage (BDV)
minimal adalah tegangan plus ke minus. Gambar 10, memperlihatkan parameter IRFP250N.
Gambar 10. Mosfet Selection Guide
Gambar 11. Output Power Stage
Dari Gambar 11, diperlihatkan output dari Power Stage yaitu sinyal PWM atau gelombang switching yang
termodulasi. Lebar dan sempitnya slope mengikuti penarikan arus gate Q2 dan Q4 yang diperlihatkan pada
arus I[R_pull_h1] dan I[R_pull_l1]. Gelombang switching ini lalu dimasukkan ke dalam low pass filter atau LPF.
3.4 Low Pass Filter (LPF)
Gambar 12, diperlihatkan bagian akhir dari UcD Xlite Amplifier yaitu Low Pass Filter atau LPF stage. Gelombang
Switching termodulasi dari Power Stage dirubah menjadi gelombang suara. Di dalam induktor L1 terjadi store
and release energi mengikuti besar energi yang masuk dan dikeluarkan kembali. Jadi tidak semata-mata
filterisasi melainkan ada energy converter dari gelombang PWM menjadi gelombang suara. Perbedaannya
dengan bandpass filter biasa adalah filter biasa mefilter gelombang dengan menahan atau mem-bypass
gelombang tertentu agar hanya frekuensi tertentu yang diteruskan tanpa merubah bentuk gelombang.
Karena induktor sebenarnya adalah energy converter maka harus dipilih dari jenis yang losses-nya rendah dan
sesuai untuk energy converter pada frekuensi actual amplifier bekerja. Pemilihan induktor bisa dilihat dari Part
1, Class D Tutorial sebelumnya. Besar induktansi mengikuti kecepatan switching dari PWM.
D36, C1, C22 berfungsi untuk meredam ripple output sisa dari PWM. Ripple harus didesain tidak boleh kebih
dari 3Vpp karena bila lebih dapat menyebabkan kerusakan speaker dan tweeter, terutama tweeter Piezo. Untuk
UcD amplifier, kapasitor LPF lebih besar dari Non UcD Amplifier agar didapat ripple yang dikehendaki karena
ripple ini justru dipakai untuk feedback untuk membangkitkan self-oscillation PWM.
Gambar 12. Low Pass Filter (LPF) Stage
C23 dan R35 adalah Zobel Network standar yang biasa ditemukan di ampli lain yang berfungsi untuk meredam
tegangan induktif dari speaker. D13, D14, D15, D17, berfungsi untuk anti paralel, membuang daya yang
berlawanan dengan daya supply, juga untuk membuang tegangan tegangan osilasi dari induktor dalam
keadaan speaker tidak ada beban. R36 adalah dummy load agar tegangan output tetap stabil meski tidak ada
speaker. Namun demikian R36 tidak boleh dibebani tanpa speaker terlalu lama karena akan panas dan
kemungkinan juga bisa putus. Jadi bila tidak ada speaker sebaiknya volume ditutup.
Gambar 13. Low Pass Filter (LPF) Stage gelombang
Gambar 13, memperlihatkan gelombang PWM masuk dan keluar dari LFP berupa sinyal sinus yang
mengandung ripple. Harap diingat, ripple ini tidak akan terdengar oleh telinga karena jauh diatas frekuensi
suara. Jadi sebetulnya menapis ripple ini tujuannya bukan untuk memperbaiki clarity tetapi agar tidak merusak
speaker dan mengotori jaringan dengan gelombang elektromagnetik liar (EMI).
4. Penambahan Fitur Proteksi dan Signalling
Untuk meningkatkan kehandalan dan keamanan operasi amplifier, terutama karena akan dipakai untuk Pro
Audio, maka perlu dipasang berbagai fitur keamanan antara lain overcurrent, DC failure dan Signalling. Type
ini dikenal dengan UcD XLina.
4.1 Overcurrent Protection
Fitur proteksi Overcurrent digunakan untuk menghidari kerusakan akibat hubung singkat dari kabel output
amplifier. Saat terjadi hubung singkat pada output, maka amplifier akan mati secara otomatis.
Gambar 14. Fitur Overcurrent Protection
Seperti terlihat pada Gambar 14, untuk mematikan amplifier menjadi mode stand-by ialah dengan jalan
memberi tegangan reverse bias pada Q20 dengan mengaktifkan Q34. Q34 akan aktif bila Q22 aktif dan
menarik arus dari Q34. Q22 ini diaktifkan oleh IC 555, yang menerima trigger dan mengatur lamanya
Overcurrent bekerja.
Resistor sensor arus, R59, R60, akan merasakan arus yang mengalir ke mosfet M1, M2, dan R61, R62
merasakan atus M3, M4. Saat terjadi hubung singkat output arus mosfet cukup tinggi sehingga timbul
tegangan diantara resistor dan mengaktifkan Q23 dan Q24 sehingga men-trigger IC 555 untuk aktif dan
outputnya bertegangan. Tegangan output ICC 555 lalu mengaktifkan Q22.
Anti-pop, dipasang untuk mencegah suara “dug” saat ampli dinyalakan dengan cara mengaktifkan IC 555
sesaat.
4.2 DC Failure Protection
DC Failure Protection wajib dipasang untuk melindungi speaker agar saat output amplifier keluar tegangan DC
baik saat kesalahan operasi maupun ada mosfet yang tembus, sambungan ke speaker bisa diputus secara
otomatis.
Gambar 15. DC Failure Protection
Seperti Gambar 15, Relay U4 menyambungkan speaker. Relay ini akan aktif bila C59 terisi sehingga Q31, Q32
aktif demikian juga Q30. Q33 adalah trigger untuk mengosongkan C59 dan akhirnya mematikan relay.
Tegangan DC dipantau oleh Q26 dan Q27. Saat kondisi normal tegangan AC di-by-pass oleh C55, C56. Saat
terjadi output DC maka melalui diode bridge D27, D28, D29, D30, maka Q27 dan Q27 akan aktif dan
mengalirkan tegangan untuk kemudian mengaktifkan Q33. Q33 akan mengosongkan C59 sehingga Q31 dan
Q32, juga Q30 akan non aktif sehingga relay akan OFF dan memutus sambungan amplifier ke speaker.
4.3 Front Panel Signalling
Fitur front panel signaling dipergunakan untuk mengetahui status dari amplifier. Skemanya seperti pada
Gambar 16, dimana signaling terdiri dari power ON, signal output dan Clip. Ketiga signal umumnya wajib
ditambahkan di setiap amplifier.
Bagian penting dari fitur ini adalah clip indicator. Clip indicator penting karena bila kita tidak tahu bahwa amplifier
dalam keadaan clip bila berlangsung kontinyu maka dapat menyebabkan amplifier rusak. LED D31 akan aktif
bila tegangan output adalah:
Clip ON = VVDD – V(D34+D37+D38+D38)
Atau tegangan output kurang lebih 15V dibawah tegangan supply. Indikator ini artinya LED boleh saja menyala
atau clip tetap harus sangat jarang. Bila clip terus menerus terjadi maka mosfet akan mengalami kondisi linear
yang cukup lama hingga mengakibatkan mosfet terbakar. Bila pun tidak terbakar maka akan timbul suara “brek
brekkk”.
Gambar 16. Front Panel Signalling
Indikator LED D32, adalah power ON yang menandakan +VSS bertegangan. D33 akan menyala bila output
amplifier sudah keluar tegangan output dan men-trigger Q28 dan Q29.
Daftar Sumber:
https://www.hypex.nl/
https://assets.nexperia.com/documents/user-manual/UM10155.pdf
https://masteringelectronicsdesign.com/how-to-derive-the-instrumentation-amplifier-transfer-function/
https://www.hypex.nl/img/upload/doc/an_wp/WP_AES118BP_Simple_selfoscillating_class%20D_amplifier.pdf
Thanks for Contributor: Dian Arif Lufianto, for PCB Layout
LAMPIRAN-1
Skema UcD XLite Amplifier v.3
UcD-XLite -- All Discrete Class D Amplifier v.3 Final
Kartino Surodipo, Dec 2016
FUSE 15A
R22
C12 C11
D9
100n 100µ
25V
ZD12V
R3
270
++Suply
C2
10K
5W
R31
47K
2W
100K
C37
R9
220
100n 100µ 100n 100µ
160V 160V 160V 160V
R52
Q19
2N5401C
R41
Q20
2N5401C
C9 C30 C31
SIM ONLY!
V4
12
100n
33K
C10
D19
C6
ZD3.9V
R28
R33
R27
22K
C45
R26
100K
C15
22µ NP
Input1 XLR-2
VOLUME
POT1
R=10k
T=1
XLR-1
SINE(0 1 10K) XLR-3
.tran 0 10s 0
J1
XLR INPUT
C17
R39
100K
220p
C3
C25
NE5532
4K7
C18
CONNECT PIN 3 TO PIN 1 (J1)
FOR UNBALANCED INPUT22µ NP
220p
R24
R30
C16
R38
22µ NP
4K7
R7
R8
R17
47
47
22K
Q17
2N5401C
220
C24
DC OFFSET
POT2
R=10k
T=0.5
C41
D2
18p
18p
10K
22p
U2
100n
22µ NP
NE5532
4K7
C46
R29
C27
R6
31GF6
Q1
2N5401C
4K7
C20 C19 D11
D26
22-1/2W
R10
680
MUR460
80
MICROMETAL
2xT157 40 TURNS
Pre-Filter
HIGH SIDE GATE DRIVER
ARNOLD
2x MS157060 16 TURNS
L1
22µ
C39
C40
470n
400V
470n
400V
SPEAKER
R34
Output
C36 C1
4
C22 C23
470n 470n 470n 220n
400V 400V 400V 400V
R35
10
5W
R43
220p
V1
10
4K7
100µ 100n
BZX84C12L
QTLP690C
BOOTSTRAP ON
M2
D8
IRFP250N
1N5819 IRFB4227
R11
680
4K7
D14
MUR460
22-1/2W
M1
D7
IRFP250N
1N5819 IRFB4227
Q5
2SA1020
BAT54
R21
1N4148
D13
R16
R19
D4
R63
R37
4.7
1W
R44
1N4148
D1
D3
1N4148
R15
Q6
2SC2655
D12
220p
Q18
2N5401C
220p
Q2
2N5401C
C4
R2 220p
4K7
470p
R18
C21
220µ
50V
C26
R25
100K
220
47K
U1
R32
22K
R12
470
R36
1K5
5W
R20
22K
C7
4K7
-J2
REMOVE J1
FOR UNBALANCED
D21
D16
18p 1N4148
Q10 Q11
2SC3503C 2SC3503C
C8
1N4148 18p
R40
680
D20
C5
ZD3.9V
C38
47K
Q12
2N5551C
Q9
2N5551C
470p
100n
Q4
2N5401C
R53
R42
POT3
R=100
T=1
220
C14 C13
100n 100µ
25V
BALANCED INPUT
STAGE
D10
BIAS SUPPLY
12VDC FLOATING
V3
D18
100K
DEAD TIME
PWM SPEED
R5
R1
R4
100
220
100
C44
C43
ZD12V
R23
10K
5W
COMPARATOR
STAGE
R14
470
MUR460
12
100µ
100n
D6
BAT54
Q8
2SC2655
D5
1N4148
Q3
2N5401C
R49
R48
D17
MUR460
MUR460
80
22-1/2W
Q7
2SA1020
D15
C28
22-1/2W
D22 M3
1N5819 IRFP250N
IRFB4227
R13
R46
680
4K7
LOW SIDE GATE DRIVER
M4
D23 IRFP250N
1N5819 IRFB4227
C32 C33 C34 C35
220p
R59
10
100n 100µ 100n 100µ
160V 160V 160V 160V
SWITCHING POWER STAGE
--- C:\Users\212520892\Documents\From D\Hypex\UcD-XLite-V.3-Final.asc ---
FUSE 15A
--Supply
LPF STAGE
V2
LAMPIRAN-2
Skema UcD XLite Amplifier v.4 full version
UcD-XLITE v.4 -- UcD Discrete Class D Amplifier
Kartino Surodipo, Sept 2017
FUSE 20A
R51
C13 C12
D9
R19
100n 100µ
25V
ZD12V
4K7
R59 100n 100µ
160V
0.1
270
Q34 Q19
2N5401C 2N5401C
R52
++Suply
C48 C49
10K
5W
R3
R60
R66
0.1
5W
680
R65
R97
220
Q20
2N5401C
C2
R42
33K
2W
22K
C9
Q24
2N5401C
C56
1K2
100n 100µ
160V 160V
C1
R31
R28
R26
100K
C15
220p
10µ NP
XLR-1
VOLUME
POT1
R=10k
T=1
SINE(0 1 1K) XLR-3
Rser=5K
C18
.tran 0 1s 250us
CONNECT PIN 3 TO PIN 1 (J1)
FOR UNBALANCED INPUT10µ NP
J1
XLR INPUT
U1
NE5532
C17
R39
100K
C3
R24
4K7
Input1 XLR-2
C16
C10
R95
47K
C25
10µ NP
R32
22K
R33
33K
22K
C58
220
D8
R7
R8
R17
47
47
22K
R2
100n ZD3.9V
2K2
R30
220µ
4K7
C26
R41
100n
4K7
R6
Q17
2N5401C
C24
DC OFFSET
POT2
R=10k
T=0.5
22p
U2
R25
100K
C60
C27
10µ NP
NE5532
4K7
R29
R43
470p
18p
4K7
-J2
REMOVE J1
FOR UNBALANCED
D4
R63
1N4148
D10
R37
4.7
1W
R27
33K
47K
C20 C19 D11 1N4148
R15
Q5
2SA1020
R69
R11
Q25
2N5401C
Pre-Filter
HIGH SIDE GATE DRIVER
R85
ARNOLD
2x MS157060 16 TURNS
L1
22µ
Output
C40 C39 C22 C23
C47
D37
1N4148
470n 470n 470n 220n
400V 400V 400V 400V
1µ
400V
R21
D38
1N4148
D34
R56
10
5W
R57
3K3
5W
R22
3K3
5W
D39
1N4148
ZD12V
C7
D19
1N4148
D31
QTLP690C
CLIP
R70
68K
D20
C8
C5
1N4148
22p
470p
Q8
2SC2655
Q4
2N5401C D5
1N4148
D17
D21
MUR460
MUR460
R48
Q12
2N5551C
Q9
2N5551C
Q3
2N5401C
Q7
2SA1020
100
Rser=0.5
DEAD TIME
PWM-CONTROL
R54
R5
100
R53
R1
R4
220
100
BIAS SUPPLY
12VDC FLOATING
D18
MUR460
C44 C43
100n 100µ
160V 160V
LOW SIDE GATE DRIVER
1K2
R61
V3
12
Rser=1
C50 C51
0.1
D24
ZD5V
Q23
2N5551C
C57
D33
47µ QTLP690C
SIGNAL
16V
10K
Q28
2N5551C
D35
1N4148
1N4148
R62
R68
0.1
680
FRONT PANEL SIGNALLING
Vcc
DIS
QTLP690C
OCP ON
3K3
4K7
R73
4K7
2K2
100µ
C53
CV
R9
4K7
C14
OUT
NE555
C52
R94
C28
100µ
RST
Q13
2N5551C
100n
10n
Q30
BD139C
C59
100µ
R92
R90
330K
4K7
D41
PROTECT OFF
ACTIVE
QTLP690C
U4
D40
1N4148
..\sym\EXTRA\Relays\relay.lib
D42
QTLP690C
PROTECT ON
R89
4K7
--Supply
TRIG
R71
THRS
4K7
R74
GND
U3
D25
4K7
4K7
FUSE 20A
12V_FLOATING
R93
R35
D43
1N4148
10K
Q22
MJE340C
R84
4K7
Q32
2N5551C
2N5551C
LPF STAGE
SWITCHING POWER STAGE
R72
Q31
2N5551C
Q33
6K8
R87
4K7
22
R88
Q29
2N5551C
100n 100µ
160V
100µ 100n
COMPARATOR
STAGE
10K
5W
R67
R91
330K
R79
R86
D36
4K7
680
R77
D32
QTLP690C
POWER ON
D22 M3
1N5819 IRFP4242
R46
C32 C33
R13
POT3
R=100
T=1
LOUD
SPEAKER
R78
20K
2W
R58
15 -1/2W
10
D6
1N4148
4
15K
C36
220p
R14
470
Q10 Q11
2SC3503C 2SC3503C
ZD12V
LS1
R80
22p
V1
Q27
2N5401C
68K
4K7
1K
D13
4K7
47K
R10
680
100µ 100n ZD12V
QTLP690C
1k
C37 C29
100
Rser=0.5
R83
MICROMETAL
2xT157 40 TURNS
R96
100n 100µ
25V
4K7
1N4148
M1
D7
IRFP4242
1N5819
R20
220
D30
1N4148
D29
1N4148
D28
47K
BALANCED INPUT
STAGE
R82
1N4148
R75
15-1/2W
Q1
2N5401C
4K7
BOOTSTRAP ON
R36
Q6
2SC2655
D12
1N4148
D1
31GF6
C11
R12
470
Q2
2N5401C D3
1N4148
100n ZD3.9V
220p
22K
2K2
MUR460
15K
D26
R38
D16
MUR460
68K
Q26
2N5551C
10
C41
D2
18p
220p
R34
C6
220p
Q18
2N5401C
D15
D27
15K
68K
220
C4
220p
DC FAULT DETECTION
100µ R81
R64
R18
C21
R76
100µ
C55
220p
R16
4K7
SHUT-DOWN
ANTI-POP
--- C:\Users\212520892\Documents\From D\Hypex\UcD-XLite V.4.asc ---
V2
LAMPIRAN-3
PCB UcD Xlite v.3
Ukuran PCB : 199mm x 69,5mm