Kelebihan Kekurangan SMPS untuk Audio Sound Lapangan

Hari ini penggunaan SMPS power supply untuk audio sound system kelas lapangan masih banyak menimbulkan pertanyaan dikalangan pecinta audio pemula seperti saya. Apakah kelebihan SMPS untuk sound system watt besar?… Apakah tahan jika digeber berjam-jam?…. apakah tidak cepat rusak, dsb. Teknologi switching power supply atau SMPS sebenarnya sudah lama dikenal yaitu sejak diperkenalkan pertamakalinya pada sebuah aplikasi ditahun 1970. SMPS selama ini mungkin lebih kita kenal banyak diaplikasikan pada perangkat elektronik rumahan seperti VCD player, komputer dekstop, monitor Komputer baik layar datar/tabung CRT, hingga charger handphone dsb. SMPS terkenal akan bobotnya yang ringan, dimensinya yang kecil, serta memiliki efisiensi yang tinggi meskipun ada beberapa kekurangan. Baca juga : Catu Daya Teregulasi Linier Vs SMPS, Mana Yang Lebih Baik?

Popularitas SMPS memang tak perlu diragukan lagi, meski demikian masih banyak dipertanyakan mengenai ketahananya apabila diaplikasikan untuk audio amplifier berdaya besar. SMPS atau orang juga menyebutnya sebagai AC-MATIC karena range voltage input yang lebar memang ini sudah tak diragukan lagi, termasuk bobotnya yang jauh lebih ringan dan dimensinya lebih kecil jika dibandingkan dengan trafo biasa.

Tentang SMPS kelebihan dan kekurangan dibanding trafo biasa khususnya untuk audio amplifier watt besar

Sekilas mengenal apa itu SMPS

Sebelum membahas kelebihan dan kekurangan, alangkah baiknya kita berkenalan lebih akrab lagi dengan yang namanya SMPS ini.

SMPS adalah kependekan dari Switch Mode Power Supply, adalah sirkuit elektronik yang mengubah daya menggunakan perangkat switching, yaitu yang dihidup dan matikan pada frekuensi tinggi.

Cara Kerja SMPS

Tegangan input AC tegangan tinggi dari jala-jala diubah menjadi DC melalui proses rektifikasi dengan cara menggunakan penyearah dan filter. Tegangan DC yang tidak teregulasi ini kemudian diumpankan ke kapasitor filter besar atau sirkuit PFC (Power Factor Correction)untuk mengoreksi faktor daya yang terpengaruh. Setelah itu tegangan DC tinggi ini diaktifkan dengan pensaklaran (switching) berkecepatan sangat tinggi (ribuan kali/detik) menggunakan MOSFET.

Mosfet bekerja sebagai saklar on / off (switching) berkecepatan tinggi, yang menghasilkan ouput berupa deretan pulsa hidup-mati secara periodik pada frekuensi tinggi – biasanya antara 50 khz-500 khz. Transistor MOSFET memiliki resistansi yang rendah dan mampu menahan arus tinggi. Frekuensi switching ini dikontrol dan digerakkan menggunakan arus umpan balik(feedback) dengan memanfaatkan osilator PWM.

Tegangan AC lalu diumpankan ke transformator inti ferit untuk menurunkan tegangan(step down). Kemudian, output dari transformator ini disearahkan dan dihaluskan menggunakan komponen penyearah dan filter. Topologi desain SMPS menggunakan sirkuit feedback/umpan balik untuk mengendalikan tegangan output dengan cara membandingkannya dengan tegangan masukan. Sirkuit Feddback inilah yang membuat tegangan output SMPS menjadi stabil dan memiliki range yang lebar.

Photo Source : https://www.flickr.com/photos/33822855@N00/18892125294/

SMPS Vs Power Supply Biasa/Linier

SMPS bekerja pada frekuensi kerja yang jauh lebih tinggi yaitu  50 kHz- 500 kHz. Perlu diketahui juga bahwa makin tinggi frekuensi artinya makin efisien kerjanya, sehingga SMPS dengan keluaran yang sama dengan power supply linier memiliki bobot yang jauh lebih ringan dan dengan trafo yang berukuran jauh lebih kecil.

Sumber gambar : FB Group SOUND SYSTEM rakitan MADE IN DEWE & segala sekema elektronik.

SMPS Memiliki Efisiensi yang Tinggi

Strum keluaran pada power supply linier(trafo besi) tergantung tap dari trafo yang ada. Untuk jenis power supply non-regulasi, tegangan keluaran bervariasi tergantung pada beban arusnya. Tapi untuk power supply linier yang teregulasi, didalam prosesnya menghasilkan disipasi daya transistor atau panas yang berlebihan sehingga menurunkan efisiensinya. Trafo Inti besi juga menghasilkan kerugian daya yang cukup besar, yang pada akhirnya cuma bisa menghasilkan efisiensi antara sekitar 30 atau 40% saja.

Pada SMPS, tegangan keluaran mudah diset pada voltase berapapun dan pada arus berapapun sesuai kapasitas tanpa terpengaruh oleh dimensi dan berat. System pensaklaran pada SMPS, regulasi tegangan bisa diperoleh hanya dengan mengatur lebar pulsa, yaitu dengan cara transistor mosfet bekerja secara mati sepenuhnya atau hidup sepenuhnya – maka panas dan kerugian daya yang ditimbulkan akan sangat minim . Hal ini sehingga pada power supply SMPS menjadi lebih dingin, yang artinya lebih sedikit daya yang terbuang. Dioda perata adalah penyumbang utama kerugian daya pada SMPS – namun meskipun begitu masih bisa menghasilkan efisiensi tipikal antara 60 – 80%.

Stabilitas SMPS

SMPS mempunyai toleransi kisaran tegangan masukan yang lebar. Tegangan masukan bervariasi,  yaitu antara tegangan DC 150 – 300V atau pada tegangan AC antara 90 – 265V, SMPS masih mampu memberikan tegangan keluaran yang stabil alias tidak gampang drop. Dengan demikian SMPS juga sering disebut dengan AC MATIC; yang artinya meskipun tegangan input anjlok sangat rendah menjadi 90V,  ini tidak mempengaruhi tegangan output yang bisa tetap utuh atau tidak drop ketika diberi beban. Beda dengan catu daya linier, dimana ketika tegangan input AC dari jala-jala listrik drop misalnya hingga 90v(tegangan jala-jala normal umumnya 220V), maka keluaran juga akan drop banyak bahkan hingga tak mampu menyalakan peralatan yang disupply karena tak mampu mencukupi tegangan kerjanya. 😀

Suhu kerja SMPS juga lebih dingin dari trafo linier, sementara suhu kerja  trafo linier jauh lebih panas. Suhu trafo yang panas pada trafo linier akan mengurangi tegangan, sementara hal ini tak terjadi pada SMPS. Kesimpulan, trafo SMPS tak pernah drop selama tegangan masukannya masih tetap stabil.

SMPS Tidak Mudah Panas

Salah satu kelemahan trafo inti besi adalah memiliki suhu kerja yang tinggi, yang ini menyebabkan tegangan menjadi turun. SMPS beda, trafo inti ferit pada SMPS tak mudah panas sehingga tegangan kerja yang dikeluarkan relatif stabil. Untuk itulah SMPS sangat cocok dan banyak diaplikasikan untuk peralatan yang membutuhkan pasokan tegangan secara kontinyu dalam waktu sangat lama on misalnya 24×7 alias ON secara terus-menerus.

Perawatan SMPS lebih murah

SMPS, jika rusak paling sering adalah mosfet atau mungkin resistor dan diode kecil. Sedangkan power supply linier, justru travo inti besinya yang sering terbakar atau bocor. Harga mosfet tentu saja jauh lebih murah daripada harga travo inti besi yang paling kecil 500mA sekalipun. Travo inti besi yang terbakar memang bisa di gulung ulang, namun biayanya masih lebih mahal daripada harga mosfet. Apakah trafo inti ferrite SMPS nggak bisa rusak?… ya tentu bisa saja, tapi ini jarang terjadi, dan kalaupun rusak juga bisa digulung ulang namun dengan biaya yang jauh lebih murah daripada jasa gulung travo inti besi ~ bahkan bisa digulung sendiri.

Kelebihan SMPS lainnya

• SMPS bisa dilengkapi sistem proteksi, Jadi jika ada konslet atau kesalahan dalam penggunaan maka SMPS akan mengaktifkan system protek sehingga tegangan keluaran menjadi 0 dan tidak membahayakan sirkit elektronik.
• Isolasi dari jala-jala jauh lebih baik, sehingga jarang terjadi kebocoran tegangan tinggi yang menyebabkan sengatan listrik pada blok rangkaian yang disupply misalnya audio. Trafo inti besi sangat sering terjadi kebocoran antara primer dan skunder, yang banyak kasus telah menyebabkan orang tersengat tegangan jala-jala; selain itu trafo bocor juga bisa menyebabkan distorsi/noise terutama jika digunakan pada audio ampifier.

Kekurangan utama SMPS

• SMPS adalah unit yang tidak mudah dirakit oleh pemula karena lebih kompleks dan membutuhkan ketelitian yang tinggi. Selain itu juga perlu menyearahkan tegangan tinggi 220VAC dari jala-jala yang akan berubah menjadi 300VDC. Dengan demikian sangat berbahaya apabila kurang berhati-hati ketika merakitnya sendiri tanpa pengetahuan yang memadai tentang SMPS – Kecuali anda membeli kit yang sudah jadi, SMPS bukanlah menjadi persoalan serius bagi pemula, seperti saya.. hehe.
• Kelemahan lainnya apabila rakitan dan part SMPS terutama ultra fast dioda dan kapasitor tapisnya yang KW atau kualitas kurang bagus, maka  frekwensi liar/harmonik pada keluaran bisa tidak diredam dengan baik, sehingga akhirnya akan menyebabkan gangguan suara noise yang cukup mengganggu pada Audio. Hal ini karena SMPS beroperasi menggunakan tegangan pulsa frekwensi tinggi. Efek noise pada audio jika menggunakan SMPS juga bisa disebabkan karena tegangan ripplenya yang lebih tinggi daripada power supply linier.
• Membutuhkan sistem regulasi tegangan yang lebih baik, sebab kalau tidak maka kualitas audio akan buruk/cacat.
• SMPS sebenarnya sangat rentan rusak terutama jika harus memikul beban daya yang besar. Hal ini biasanya terjadi pada FET atau diode frekwensi tingginya, jika tak kuat biasanya akan panas dan akhirnya mati sehingga tegangan keluaran SMPS juga langsung 0V alias matitotal. Ini kualitas rangkaian dan type dan mutu komponen terutama FET dan diode sangat menentukan ketahanan SMPS.
• Jika ada kegagalan kerja, maka output tegangan bisa sangat tinggi dari yang diharapkan yang bisa membuat kebocoran transistor, kapasitor meledak, bahkan semua komponen rusak sehingga SMPS menjadi sulit diperbaiki lagi.

Kesimpulan: desain SMPS yang dibuat sangat sederhana atau tidak dikerjakan dengan baik, bahkan hasilnya mungkin bisa lebih buruk daripada power supply linier/trafo besi khususnya untuk peralatan audio.

Apakah Bisa Power Supply SMPS dipakai untuk Power Amplifier ber-Daya Besar misalnya untuk Sound System Lapangan?

1. SMPS memiliki efisiensi yang lebih tinggi termasuk memiliki range tegangan masukan yang lebar. Artinya bisa lebih stabil ketika pada kondisi tegangan masukan yang naik turun. Namun untuk beban kerja yang sangat besar misalnya power audio ribuan watt, maka tegangan masukan tetap harus stabil.
2. Dengan SMPS kita bisa membuat unit POWER AMPLI berdaya besar namun dengan ukuran yang kecil dan bobotnya yang sangat ringan. Upp Jangan ngiler dong…. hehe.
3. Ketika dipasangkan dengan power class D, maka akan sangat cocok sekali karena keduanya menganut sistem switching dan sama-sama memiliki efisiensi yang tinggi. Maka anda akan memiliki power sub-bass raksasa namun dengan ukuran yang sangat tipis dan bobot yang sangat ringan serta lebih irit daya.

Kekurangannya jika SMPS untuk audio watt besar misalnya power class A/B; SMPS menggunakan Transistor FET sebagai pembangkit pulsa. Dikhawatirkan transistor MOSFET ini bisa mati mendadak karena tidak mampu mensuplai daya yang besar pada saat power amplifier mencapai daya puncaknya – bisa karena kualitas yang buruk atau spek yang kurang. Diode penyearahnya juga cukup rentan jebol apabila kualitas atau spek yang tak sebanding dengan beban yang besar.

Ini bisa diatasi misalnya : Memperkuat TR Mosfet dengan cara paralel, memakai type FET atau diode yang cocok untuk daya besar dan atau menggunakan 2 unit SMPS untuk 1 unit power amplifier mono.

Saran jangan menggunakan SMPS untuk power raksasa diatas 1000 watt jika Anda tak yakin dengan kualitas SMPS yang Anda pakai. Kalau masih ragu, kamu  bisa menggunakan 2 unit SMPS/1 unit power mono. Tapi sebelum kamu membeli SMPS, lebih tanyakan kepada penjual tentang kemampuannya – misalnya apakah mampu untuk diberi beban power sekian watt.

Kalau menurut saya pribadi, SMPS labih aman kalau untuk men-supply power class D saja – bukan untuk power class A/B. Hal ini karena power class D tidak banyak mengonsumsi daya listrik alias irit strum sehingga beban SMPS akan menjadi ringan – ini  berbeda dengan power class A/B yang sangat boros daya listrik sehingga SMPS menjadi lebih rentan jebol.

Ya tapi semua tergantung siapa yang menghandle atau mengaplikasikan SMPS untuk power ombro kita, dengan perhitungan yang cermat tentu SMPS akan memberikan dampak yang bagus. Tapi yang jelas, power supply dengan Trafo linier untuk power lapangan jauh lebih mudah daripada SMPS hanya lebih mahal harganya.

Dari Admin

Sekarang sudah banyak beredar dipasaran produk SMPS ombro dan segala jenisnya. Jenis SMPS yang paling umum adalah SOS, HALF BRIDGE(HB), dan FULL BRIDGE(FB). Dan SMPS untuk sound lapangan berdaya besar bisa menggunakan FULL BRIDGE dimana yang bisa lebih besar lagi arusnya dan lebih awet dan aman yang biasanya dilengkapi dengan fitur proteksi dan softstart.

Jika ingin uji coba merakit SMPS, cobalah dari yang paling sederhana dulu sebagai perkenalan yaitu : Cara Membuat SMPS Dari Gacun CT Untuk Power Amplifier Yang Stabil yang mampu untuk menyuplai arus untuk driver hingga 400Watt

Dan usahakan menggunakan produk SMPS yang didesain baik dan memang sudah terbukti teruji saat dilapangan. Sekian.