Cara Merangkai Banyak Elco Untuk Power Supply Power Amplifier

Banyak pertanyaan yang beredar seputar Elco untuk power supply untuk power amplifier khususnya watt medium dan besar. Berapa microfarad elco yang dibutuhkan?, berapa voltase elco yang diperlukan, dan berapa banyak elco yang dibutuhkan? Adalah pertanyaan umum yang sampai saat ini masih seringkali ditanyakan. Betul, itu adalah pertanyaan yang sangat-sangat masuk akal dan memang harus dipahami ketika kita berbicara mengenai power amplifier – karena power supply adalah salah satu blok penting dalam suatu power amplifier yang saling terkait dengan TR final dan speaker, dimana yang sangat berpengaruh terhadap kualitas audio.

Cara Merangkai Banyak Elco dan Berapa yang Dibutuhkan untuk Power Supply

Kegunaan Elco pada Power Supply untuk Kebutuhan Power Amplifier

Elco adalah kependekan dari electrolit condensator, adalah jenis capasitor yang memiliki konduktor dari bahan elektrolit . Ada banyak jenis capasitor termasuk yang kita kenal dengan capasitor milar, keramik, kertas, mika, dll. Kondensator adalah sebutan untuk capasitor. Jenis Elco biasanya digunakan untuk capasitor yang memiliki polarisasi atau kutub negatif dan positif serta memiliki nilai 1 micro farad keatas.

Elco memiliki fungsi umum menyimpan energi didalam listrik. Namun secara khusus kapasitor memiliki beberapa fungsi berdasarkan tujuan penggunaanya diantaranya termasuk berfungsi sebagai kopling antar rangkaian, memilih panjang gelombang radio, penghemat tegangan, starter pada motor listrik 1 pasa, dan filter. Dalam sebuah Power Supply, kapasitor berfungsi sebagai filter untuk menurunkan tegangan ripple.

Tegangan AC dari trafo yang disearahkan dengan rectifier(dioda penyearah) masih berupa tegangan ripple atau masih mengandung riak AC yang besar atau bisa dibilang sebagai tegangan DC yang masih tidak murni.  Tegangan ripple yang besar setelah dari penyearah ini sebenarnya tidak menjadi masalah yang besar jika untuk menjalankan motor listrik DC. Tetapi jika digunakan pada audio, efek tegangan ripple akan menyebabkan suara dengung pada audio (semakin besar tegangan ripple maka akan semakin besar suara dengung yang dikeluarkan perangkat audio). Untuk menurunkan tegangan ripple ini, peran elco sebagai filter dibiutuhkan pada sebuah rangkaian power supply.

Jika Audio masih mengeluarkan dengung artinya tegangan ripple masih cukup besar, sehingga ELCO mungkin perlu untuk ditambah kapasitansinya untuk menurunkan tegangan ripple. Semakin kecil tegangan ripple, maka semakin bagus untuk audio karena tegangan akan semakin bersih mendekati arus DC murni seperti baterai.

Contoh cara menghitung kapasitor untuk menurunkan tegangan ripple :

V_r = I_load T_p/C

• V_r = tegangan ripple
• I_load = arus beban
• T_p =  Periode gel sinus dari jala-jala dengan frekwensi 50Hz – 60Hz
• C =   kapasitansi

Dalam rumus diatas menjelaskan bahwa semakin besar arus beban maka tegangan tegangan ripple juga semakin besar. Jika kapasitansi C semakin besar, sebaliknya membuat tegangan ripple semakin kecil

Sebagai contoh T_p tegangan jala-jala 220V 50Hz, untuk menyuplai beban sebesar 0.5 A. Untuk menghitung berapa nilai kapasitor yang dibutuhkan agar power supply bisa menghasilkan tegangan ripple tidak lebih dari 0.75 Vpp. Tegangan ripple 0.75 Vpp dianggap sudah mendekati DC murni.

Untuk menghitung T_p:

T_p  = 1/f = 1/50 = 0.02 det.

0.02 det berlaku untuk penyearah setengah gelombang. Untuk penyearah gelombang penuh,  maka tentu frekwensi dua kalilipatnya. Sehingga T_p = 1/2 = 0.01 det. Sehingga untuk menghitung kapasitor :

C = I.T/Vr = (0.5) (0.01)/0.75 = 6600 uF

Selain bekerja sebagai filter untuk menurunkan tegangan ripple dalam sebuah power supply, elco juga bisa berperan menghemat daya karena sifatnya yang bisa menyimpan arus listrik. Contohnya : Semakin tinggi daya output yang dihasilkan oleh power amplifier, maka akan semakin menyedot daya dari trafo power supply – dan pada saat ini arus pada trafo akan drop sehingga menyebabkan suara audio terganggu.  Karena elco bisa menyimpan arus, maka pada saat power menyedot tegangan lebih banyak dari trafo maka elco yang akan menutupi kekurangan itu. Jadi sebenarnya semakin besar ELCO semakin baik terutama untuk keperluan power amplifier. Hanya saja tentu Anda perlu mempertimbangkan dari segi ekonominya karena semakin besar ELCO harganya pun akan semakin mahal.

Microfarad(μF) yang Dibutuhkan untuk Power Supply untuk Power Amp

Microfarad(μF) adalah kapasitas dari sebuah kondensator. Kapasitas dari kondensator mulai dari Pico(pF), nano(nF), mili(mF), micro(μF), Farad(F) hingga apa yang disebut super-capasitor dari kilo farad(kF) bahkan hingga Yotafarad (YF). Kita tak akan bahas mengenai satuan kapasitor, namun yang jelas setiap nilai kapasitor dalam rangkaian elektronik digunakan sesuai fungsi dan kebutuhannya.

Didalam bahasan pada  artikel ini kita mengambil contoh untuk ELCO dalam satuan microfarad (μF) sesuai yang umumnya kita butuhkan untuk audio.

Khusus untuk power supply, elco yang dibutuhkan bergantung dari kebutuhan tegangan rangkaian yang disupply. Power amplifier akan membutuhkan tegangan yang semakin besar tergantung dari daya yang harus dikeluarkan.

Jadi apa akibatnya jika elco kurang mencukupi kebutuhan? Sudah dijelaskan diatas bahwa daya keluaran yang lebih besar akan menyedot tegangan dari trafo. Jadi tentu saja arus dan tegangannya akan sangat drop ketika power mencapai titik daya output yang lebih besar. Hasilnya, audio bisa serak, nggebrek, atau bass terasa kurang nendang padahal trafo sudah cukup besar dan final juga sudah cukup.

Lalu berapa jumlah elco yang saya butuhkan? Sebenarnya ini perlu pakai rumus tertentu yang melibatkan daya maksimal dan macam-macam rumus dan hitung-hitungan dan saya juga masih kurang begitu paham secara detail bagaimana cara menghitung yang benar menurut teori. Tapi pada intinya semakin besar elco semakin bagus, hanya saja kita juga perlu untuk mempertimbangkan harganya.

Semakin besar elco harganya tentu semakin mahal dan volumenya juga akan semakin besar, maka semua kembali lagi kepada kebutuhan kita. Nah supaya kita nggak bangkrut gara-gara terlalu banyak menggunakan elco karena tak seimbang dengan kebutuhan power amplifier serta isi box amplifier yang sempit maka berikut ada solusinya.

Ini bukan hitung-hitungan menggunakan rumus, tapi berdasarkan pengalaman dan ilmu kira-kira :

• Power ampli dengan daya  30watt – 60watt – butuh elco power supply 4000μF
• Power ampli dengan daya  60watt – 150watt – butuh elco power supply 10000μF
• Power ampli dengan daya  150watt – 300watt – butuh elco power supply 15.000μF
• Power ampli dengan daya  300watt – 800watt – butuh elco power supply 20.000μF
• Power ampli dengan daya  800watt – 1500watt – butuh elco power supply 40.000μF

Jika kamu ingin menggunakan lebih banyak dari itu juga nggak apa-apa, toh biaya kamu sendiri yang akan nanggung. 😀 Catatan : itu adalah jumlah elco untuk supply 1 sisi tegangan, karena power ampli class A/B biasanya membutuhkan tegangan simetris maka kamu harus memikirkan sisi yang satunya alias dikalikan 2.

Baca juga : Kelebihan Kekurangan Power Class D dan Perbedaannya dengan Power Class AB

Sementara itu jumlah Volt tergantung dari berapa tegangan dari trafo. Misalnya tegangan AC dari trafo adalah 32volt, maka voltase elco minimal adalah 50volt. Lho kok 50V, tidak 32 volt?.. Ya karena kita juga perlu memberi toleransi supaya ELCO lebih aman, asumsi yang lain tegangan AC dari trafo akan naik ketika menjadi DC setelah keluar dari penyearah. Kalau voltase terlalu ngepres bisa panas elconya, dan kalau  kekecilan bisa meledak – sedangkan kita tak yakin jika tegangan dari trafo bisa naik atau turun.

Cara Merangkai Banyak Elco Didalam Sebuah Power Supply

Jika kita sudah memiliki banyak elco, kita bisa menghubungkan satu sama lain agar bisa mendapatkan kapasitas yang kita perlukan. Hal ini elco bisa dirangkai pararel atau diseri tergantung kebutuhan. Merangkai banyak elco juga bisa menjadi solusi untuk mengatasi ruang box yang terbatas karena semakin besar nilai elco makan bentuknya akan semakin besar. Jadi kita bisa menggunakan elcco kecil-kecil agar box amplifiernya cukup.

Baca juga : Skema Cara Menggabungkan 2 Trafo untuk keperluan 1 Power Amplifier

Dalam merangkai elco, kita perlu mengetahui prinsip dasarnya sebagai contoh dalam satuan microfarad(μF), sebagai berikut:

• Elco dirangkai secara pararel = μF bertambah, tegangan jatuh(Volt) tetap.
• Elco dirangkai secara seri = μF berkurang, tegangan jatuh(Volt) Volt bertambah.

Hanya ada 2 hasil yang akan kita peroleh dari merangkai elco secara seri maupun pararel. Berdasarkan ilmu itu, maka kita juga bisa menambah kapasitansi sebagai contoh satuan μF dan menambah Voltase yaitu dengan kombinasi seri dan pararel.

Contoh merangkai banyak elco untuk power supply

1. Cara merangkai ELCO Pararel untuk Menambah Kapasitansi atau microfarad

Saya punya 8 buah elco 1000μF /50v, tapi saya membutuhkan elco berkapasitansi 4000μF/50v untuk power supply simetris milik saya yaitu dengan tegangan trafo (-32Vac)dan (+32Vac). Karena saya hanya membutuhkan kapasitor 4000μF sementara voltase trafonya 32Vac, maka 4 buah elco 1000μF/50v cukup saya pararel saja –  dimana nanti hasil akhirnya setelah dirangkai akan menjadi @4000μF/50v. Karena tegangan simetris, maka tiap 4 buah elco saya pakai di masing-masing sisi tegangan.

Baca juga : Kerusakan Umum pada Driver POWER Amplifier OCL 150 watt

2. Cara Merangkai ELCO, Seri dikombinasi Pararel

Dalam kasus saya punya 8 buah elco masing-masing memiliki kapasitansi yaitu 10000μF/25v, tapi saya ingin menggunakannya untuk PSu bertegangan simetris (-42Vac) dan (+42Vac).  Maka saya akan mengambil 4 buah elco, masing-masing 2 elco saya seri kemudian saya pararel.

Seperti terlihat pada gambar skema diatas maka total nilainya akan menjadi 10000μF/50V. Karena Power supply simetris, maka disini saya membutuhkan 4 elco untuk masing-masing sisi tegangan jadi saya membutuhkan elco sebanyak 8 buah.

2x Elco 10.000uf/25V seri= 5000uf/50V==> lalu dipararel dengan 2x Elco 10.000uf/25V sisanya yg sudah diseri juga = 5000uf/50V. 5000uf/50uf dipararel dengan 5000uf/50V = 10.000uf/50V.

Jadi total 4 buah elco 10.000uf/25v setelah saya rangkai seperti gambar skema diatas kapasitas dan voltagenya berubah menjadi 10.000/50V, sesuai dengan kebutuhan PSu saya yang membutuhkan elco dengan voltage 50V.

Misalnya Merangkai elco lebih dari 2 buah, yaitu 3 buah elco.

• Topologi Seri : Karena jika diseri voltase tetap, tapi μF berkurang. Kalau ada 3 elco misalnya @1000μF/16v dirangkai seri maka μF-nya tinggal dibagi jumlahnya (3) maka 1000 dibagi 3 maka hasilnya adalah total kapasitas 300,333μF/48V.
• Topologi pararel : Karena dipararel μF-nya bertambah dan voltase tetap. Kalau ada 3 elco misalnya @1000mf/16v dipararel makaμF-nya tinggal dikalikan jumlahnya (3) saja maka 1000x 3 maka hasilnya total kapasitas 3000μF/16V.

Bagaimana jika jumlah elco lebih dari itu?

Pakai hitung-hitungan perkalian sederhana saja, dengan asumsi untuk kita pakai sendiri atau bukan untuk keperluan industri dan tugas sekolah. Kalau misalnya untuk tugas sekolah, semua harus tepat maka tanyakan rumus yang sebenarnya kepada Pak Dosen. 😀

Begini hitung-hitungan sederhana-nya :

JIka untuk menambah micorfarad artinya elco harus dipararel, maka untuk menghitung hasil penambahannya maka (μF) kalikan dengan jumlah elco yang dirangkai pararel. Tapi voltasenya tetap atau tidak berubah.

Jika untuk menambah voltase artinya elco harus diseri, maka jumlah voltase dikalikan dengan jumlah elko. Tapi sayangnya (μF) nya menjadi berkurang; lalu cara menghitung kekurangannya adalah microfarad di bagi dengan jumlah elco yang dirangkai seri.

Bagaimana jika microfarad (μF) dan voltasenya (V) berbeda-beda?…..

Kalau nilainya berbeda-beda tidak disarankan. Jadi Sebaiknya pilih elco yang sama saja dulu karena ini akan rumit hitung-hitungannya, lagian nanti akan nggak enak dilihat sebab elko akan terlihat besar dan kecil dan risikonya meledak jika tak seimbang atau salah dalam merangkainya. Sebaiknya cari yang aman dan disarankan saja agar audio kita aman dan hasilnya bagus.

Baca juga : Skema Box Speaker Mini Scoop dan Cara Membuatnya

Sementara itu Dalam Prakteknya

Mengapa kita perlu merangkai elco lebih dari satu khsusunya untuk power supply Power amplifier? Berikut ada beberapa alasan umum :

• Dalam prakteknya, kebanyakan para master hanya merangkai elco secara pararel saja yaitu bertujuan menambah microfaradnya.
• Agar box power amplinya tidak terlalu tebal dan elco bisa muat – karena dengan asumsi semakin besar nilai elco maka akan semakin besar dan tinggi juga bentuknya.
• Jarang yang merangkai elco secara seri. Alasannya rugi, karena semakin besar microfarad elco semakin mahal harganya sehingga kontra dengan isi dompet karena topologi seri justru akan menurunkan nilai/microfarad-nya.
• Kepercayaan banyak kalangan bahwa elco yang sangat besar banyak yang palsu.
• Karena punya banyak elco mlebih kecil yang nganggur, sayang daripada tidak dipergunakan sehingga perlu untuk dirangkai agar cukup untuk memenuhi kebutuhan.

Merangkai ELCO yang nilainya berbeda-beda

Merangkai banyak elco yang secara nilai yang berbeda-beda khususnya untuk power supply power ampli, menurut teori sih biasa saja – tapi dalam prakteknya saya belum pernah menemukan yang seperti itu. Selain tak lazim, elco yang berbeda-beda jika dirangkai jadi satu bisa merusak penampilan. hehe.