Dari skema, Q1 (MPSA42) dan Q2 (MPSA92) berfungsi sebagai driver/VAS (Voltage Amplifier Stage) yang langsung mengendalikan pasangan transistor output MOSFET IRFP9530 dan IRF630. Jika Q1 dan Q2 cepat panas, biasanya penyebabnya ada pada beberapa bagian berikut:
1.
Tegangan
bias terlalu besar (paling sering terjadi)
Perhatikan bagian:
·
D5 = Zener 12V
·
D6 = Zener 12V
·
R5 = 1k
·
R6 = 1k
Rangkaian ini membentuk bias untuk Q1 dan Q2.
Jika:
·
D5 atau D6 bocor/rusak
·
Nilai zener tidak sesuai
·
Salah pemasangan kaki transistor
maka arus kolektor Q1 dan Q2 akan meningkat drastis sehingga
panas. Cek tegangan:
|
Titik |
Tegangan
normal |
|
Kolektor Q1 |
sekitar +12V sampai +15V |
|
Kolektor Q2 |
sekitar -12V sampai -15V |
|
Basis Q1 |
sekitar +0,6V terhadap emitternya |
|
Basis Q2 |
sekitar -0,6V terhadap emitternya |
2.
MOSFET
IRFP9530 atau IRF630 rusak
Jika salah satu MOSFET:
·
short Gate-Source
·
short Drain-Source
·
bocor
maka Q1/Q2 dipaksa menyuplai arus besar ke gate MOSFET.
Akibatnya:
·
Q1 dan Q2 menjadi sangat panas.
·
Kadang MOSFET sendiri tidak terasa
panas karena driver sudah lebih dulu terbebani.
Lepas MOSFET terlebih dahulu, kemudian nyalakan rangkaian.
Jika Q1/Q2 tidak panas lagi:
masalah ada pada MOSFET atau rangkaian bias output.
3.
Tidak ada
resistor emitter pada Q1 dan Q2
Pada skema:
·
Q1 emitter langsung ke R7
·
Q2 emitter langsung ke R8
Nilai:
·
R7 = 220Ω
·
R8 = 220Ω
Jika transistor MPSA42/MPSA92 memiliki hFE tinggi, arus bisa
cukup besar.
Coba ukur tegangan pada:
·
R7
·
R8
Hitung:
Jika terdapat:
·
2V pada R7
maka:
masih normal.
Kalau ada:
·
10V pada R7
maka:
Q1 akan panas.
4.
Op-Amp TL074
offset
Perhatikan output U1B melalui R10 (470Ω).
Jika output TL074 tidak berada di sekitar 0V tetapi
misalnya:
·
+4V
·
-4V
maka basis Q1 atau Q2 akan terus aktif.
Akibatnya kedua transistor driver panas.
Ukur pin 7 TL074 (U1B)
Normalnya:
·
0V ±100mV
Jika lebih dari ±1V:
ada masalah pada rangkaian feedback.
5.
Nilai R9
terlalu kecil akibat kerusakan
R9 = 22k
Jika:
·
R9 putus
·
solder retak
feedback output hilang.
Akibatnya op-amp saturasi penuh dan Q1/Q2 bekerja maksimal
sehingga panas.
6.
Tegangan
supply terlalu tinggi
Skema ini dirancang sekitar:
·
±40VDC
Jika supply naik menjadi:
·
±50V
·
±55V
daya disipasi Q1 dan Q2 meningkat.
Contoh:
Jika Q1 mengalirkan 20mA:
P=40V×0.02A
P=0.8W
Untuk MPSA42 tanpa heatsink, 0.8W sudah cukup membuatnya
sangat panas.
Langkah
pengecekan cepat
1.
Lepas IRFP9530 dan IRF630.
2.
Nyalakan amplifier.
3.
Ukur:
o Pin 7 TL074
o Basis Q1
o Basis Q2
o Tegangan pada R7 dan R8.
4.
Jika Q1/Q2 tetap panas:
o cek D5 dan D6.
5.
Jika setelah MOSFET dilepas Q1/Q2
dingin:
o MOSFET rusak atau bias output terlalu besar.
Kemungkinan penyebab dari skema ini
adalah MOSFET output bocor/rusak atau tegangan output TL074 tidak
berada di 0V, sehingga Q1 dan Q2 terus mengalirkan arus besar.
Perhitungan arus teoritis
maksimum dan memperkirakan penyebab panasnya.
Analisis
Q1 (MPSA42)
Supply = +40V
Kolektor Q1 terhubung ke node bias
melalui R5 = 1k dan Zener D5 = 12V.
Arus maksimum yang dapat mengalir
melalui R5:
Daya pada Q1 kira-kira:
PQ1=VCE×IC
Jika VCE sekitar 25V:
PQ1=25×0.028
PQ1=0.7W
MPSA42 dalam kemasan TO-92 biasanya
mulai sangat panas di atas 0,5W.
Analisis
Q2 (MPSA92)
Sama seperti Q1:
Daya:
Jadi secara desain saja, jika bias
bekerja penuh, Q2 juga dapat mencapai sekitar 0,7W.
Analisis
R7 dan R8
R7 = 220Ω
R8 = 220Ω
Jika jatuh tegangan pada R7 misalnya
6V:
Maka arus Q1 sekitar 27mA.
Jika jatuh tegangan 10V:
Pada arus sebesar ini MPSA42 akan
sangat panas.
Skema ini adalah desain lama yang
menggunakan:
·
MPSA42
·
MPSA92
·
IRF630
·
IRFP9530
Driver Q1-Q2 bekerja dalam kelas AB
dengan arus diam relatif besar.
Dengan supply ±40V, arus diam
20–30mA saja menghasilkan:
40V×0.025A=1W
untuk transistor TO-92.
Jadi Q1 dan Q2 memang akan terasa
panas walaupun rangkaian normal.
Jika Q1 (MPSA42) dan Q2 (MPSA92)
panas padahal amplifier bekerja normal, ada beberapa solusi yang bisa dicoba.
Namun sebelum mengubah rangkaian, pastikan terlebih dahulu bahwa offset
output mendekati 0V dan MOSFET tidak rusak.
Solusi
1: Naikkan nilai R5 dan R6
Saat ini:
·
R5 = 1kΩ
·
R6 = 1kΩ
Arus bias teoritis:
Coba naikkan menjadi:
·
R5 = 2,2kΩ
·
R6 = 2,2kΩ
Maka:
Panas Q1 dan Q2 akan turun cukup
banyak.
Mulailah dari 1,5kΩ lalu cek
kualitas suara dan stabilitas.
Solusi
2: Tambahkan resistor emitter
Tambahkan resistor:
·
47Ω – 100Ω seri emitter Q1
·
47Ω – 100Ω seri emitter Q2
Tujuannya membatasi arus dan
meningkatkan stabilitas termal.
Contoh:
Q1 emitter --- 68Ω --- R7
Q2 emitter --- 68Ω --- R8
Ini sering dipakai pada amplifier
MOSFET untuk mengurangi panas driver.
Solusi
3: Gunakan transistor driver yang lebih besar
MPSA42/MPSA92 hanya TO-92.
Ganti dengan:
·
KSC3503 (pengganti MPSA42)
·
KSA1381 (pengganti MPSA92)
atau
·
MJE340
·
MJE350
Pasangan MJE340/MJE350 jauh lebih
kuat dan bisa dipasang heatsink kecil.
Solusi
4: Turunkan tegangan supply
Skema ini menggunakan ±40V.
Jika tujuan tidak mengejar daya penuh:
·
±35V
atau
·
±30V
akan sangat mengurangi disipasi daya
pada Q1 dan Q2.
Solusi
5: Pasang heatsink kecil
Jika arus kerja memang normal dan
hanya terasa panas:
·
Pasang clip heatsink TO-92 pada
MPSA42/MPSA92.
·
Atau ganti ke MJE340/MJE350 dan
pasang heatsink aluminium kecil.
Solusi
6: Cek MOSFET IRF630 dan IRFP9530
Sering terjadi:
·
IRF630 bocor Gate-Source
·
IRFP9530 bocor Gate-Source
Akibatnya Q1/Q2 terus mengalirkan
arus besar.
Ukur tegangan gate:
·
Gate IRF630 terhadap Source
·
Gate IRFP9530 terhadap Source
Saat idle seharusnya hanya beberapa
volt.
Modifikasi
yang paling aman
Urutan berikut:
- Ganti R5 dan R6 dari 1kΩ → 2,2kΩ.
- Tambahkan resistor emitter 68Ω pada Q1 dan Q2.
- Jika masih panas, ganti Q1/Q2 dengan MJE340/MJE350.
Modifikasi tersebut biasanya
menurunkan suhu driver secara signifikan tanpa mengubah karakter amplifier
secara drastis.
