## Catu Daya Menggunakan Diode Tabung Hampa Tipe 5AR4 dan 6CA4
Gading Cassandra 1 , Matias H. W Budhiantho 2 , F. Dalu Setiaji 3
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga
1 gadingc88@gmail.com, 2 matias@staff.uksw.edu, 3 fdsetiaji@gmail.com

## Ringkasan
Catu daya untuk penguat tabung hampa terdiri atas dua bagian yaitu catu daya aras tinggi dan aras rendah. Dioda tabung hampa jenis 6CA4 dan 5AR4 digunakan sebagai penyearah catu  daya  aras  tinggi.  Catu  daya  yang  dirancang  mampu  menghasilkan  280V/41mA, 443V/194mA, tegangan negatif -15V, 2 keluaran 6,3V/3A dan satu keluaran 6,3V/0,9A. Catu daya  yang  dirancang  memiliki  sistem soft-start dengan  waktu  bangkit  5  detik  untuk  catu daya  aras tinggi  dan  3  detik  aras  rendah.  Efisiensi  dari  catu  daya  aras tinggi  54,2%.  Catu daya aras tinggi tegangan 280V memiliki regulasi beban 28,8% dengan riak keluaran 0,052% dan catu daya 430V memiliki regulasi beban 19,2% dengan riak keluaran 0,002%. Pengujian penguat  audio  tabung  12AU7  dan  EL34  dengan  menggunakan  catu  daya  yang  dirancang menghasilkan tanggapan frekuensi  rata 100Hz~ 4kHz dan THD 4,8~5,1% yang cukup stabil dengan waktu pengujian dua jam terus menerus.
Kata kunci : Catu daya, tabung hampa, dioda, slow start

## 1. Pendahuluan
Meskipun  teknologi  tabung  dianggap  sudah  kuno,  penguat  audio  berbasis  tabung hampa  masih  digemari  hingga  saat  ini.  Penguat  tabung  hampa  memerlukan  catu  daya yang  tepat.  Dioda  tabung  hampa  memiliki  sifat slow-start yaitu  dioda  tabung  hampa menghasilkan  tegangan  keluaran  yang  nilainya  meningkat  secara  bertahap  seiring dengan waktu pemanasan. Sifat slow-start sangat penting untuk menghindari pemberian tegangan  tinggi  secara  mendadak  pada  penguat  tabung  hampa  yang  berpotensi merusakannya[1].
Perancangan catu daya tabung hampa sangat tergantung oleh tiga faktor utama yaitu beban  catu  daya,  serta  tegangan  dan  arus  yang  yang  dihasilkan.  Catu  daya  untuk penguat  audio  tabung  dirancang  setelah  perancangan  penguat  audio  dilakukan,  agar dapat  menyesuaikan  dengan  besarnya  tegangan  dan  arus  yang  dibutuhkan  penguat tersebut  [2].  Dalam  makalah  ini  perancangan  catu  daya  tabung  hampa  dikhususkan untuk memenuhi kebutuhan penguat audio tabung hampa yang telah ada [3].
Penguat  audio  tersebut  terbagi  atas  tiga  bagian  yaitu  penguat  awal,  pembelah  fasa dan  penguat  akhir.  Bagian  penguat  awal  dan  pembelah  fasa  dirancang  menggunakan tabung  penguat  triode  12AU7.  Penguat  akhir  dirancang  menggunakan  tabung  pentoda EL34.  Diagram  fungsional  penguat  tabung  dengan  catu  dayanya  ditunjukkan  oleh Gambar 1 berikut ini.
MASUKAN AUDIO 12AU7
12AU7 PENYUARA EL34 CATU DAYA PENGUAT AWAL PEMBELAH FASA PENGUAT AKHIR
Gambar 1. Diagram kotak penguat audio tabung 12AU7 dan EL34[3]
Penguat  audio  menggunakan  tabung  12AU7  dan  EL34  memerlukan  catu  daya bertegangan tinggi yang terpisah untuk penguat awal, pembelah fasa dan penguat akhir. Bagian penguat awal dan pembelah fasa memerlukan catu 280V/50mA. Bagian penguat akhir memerlukan catu 430V/200mA. Selain catu daya bertegangan tinggi, penguat audio tabung  12AU7  dan  EL34  memerlukan  catu  daya  tegangan  rendah  untuk  mencatu pemanas  tabung  penguat  yaitu  6,3V/300mA  untuk  pemanas  tabung  12AU7  dan  6,3V /1,5A  untuk  pemanas  tabung  EL34,  kemudian  diperlukan  tegangan  negatif  -15V  untuk mencatu regulator arus pada bagian pembelah fasa.
Penguat  audio  dengan  tabung  12AU7  dan  EL34  tersebut  pada  mulanya menggunakan  catu  daya  berbasis  penyearah  dioda  semi-penghantar[3].  Namun  tanpa adanya  perancangan  sistem soft-start ,  lonjakan  tegangan  keluaran  dari  nol  menuju tegangan  tinggi  puncak  dalam  waktu  singkat  dapat  memperpendek  usia  tabung penguat.  Oleh  sebab  itu  pada  makalah  ini  akan  dirancang  catu  daya  berbasis  tabung hampa yang lebih tepat untuk memenuhi kebutuhan penguat tabung tersebut.

## 2. Perancangan
Fungsi utama catu daya adalah memenuhi kebutuhan daya seluruh bagian penguat audio. Catu daya untuk penguat audio tabung hampa terdiri atas dua bagian yaitu catu daya aras tinggi dan catu daya aras rendah. Catu daya aras tinggi berfungsi memenuhi kebutuhan tegangan dan arus piringan tabung hampa. Sedangkan catu daya aras rendah berfungsi memenuhi kebutuhan daya pemanas tabung penguat.
Catu  daya  aras  tinggi  dirancang  dengan  topologi  catu  daya  linear  menggunakan dioda tabung  sebagai penyearah. Dioda tabung hampa digunakan untuk menghasilkan catu daya dengan sistem soft-start . Perancangan untai catu daya tabung hampa mengacu pada untai dasar catu daya tabung hampa yang ditunjukkan pada Gambar 2 berikut.
280V 280V 430V
Gading Cassandra, Matias H. W Budhiantho, F. Dalu Setiaji
Gambar 2. Untai dasar catu daya dioda tabung hampa[4]
Tahap  awal  untuk mewujudkan catu  daya  tabung hampa  adalah perancangan  trafo penaik.  Perancangan  trafo  penaik  meliputi  penentuan  tegangan  sekunder  dari  trafo penaik dan perhitungan nilai efektif hambatan lilitan sekunder trafo penaik R ES .
Besarnya R ES trafo penaik dihitung berdasarkan Persamaan (1) dan (2).
A P S ES R R N R R    2 (1) P S V V N /  (2)
Dimana R P adalah hambatan lilitan primer dan R S adalah hambatan lilitan sekunder dari  trafo  penaik,  sedangkan N adalah  nisbah  tegangan  sekunder  terhadap  tegangan primer  dari  trafo  penaik.  Nilai R A merupakan  hambatan  tambahan  yang  diberikan  di antara sambungan trafo dengan kaki anoda dari dioda tabung.
Langkah selanjutnya menentukan jenis dioda tabung hampa yang digunakan. Untuk memenuhi kebutuhan penguat yaitu 280V/50mA dan 430V/200mA digunakan dua dioda tabung  hampa  yaitu  6CA4  yang  mampu  menghasilkan  tegangan  290V  dengan  arus maksimal 150mA dan tabung 5AR4 yang mampu menghasilkan tegangan 480V dengan arus 250mA.
Arus piringan dan hambatan piringan merupakan dua komponen penting dari dioda tabung . Arus piringan dioda tabung  dibedakan menjadi dua yaitu arus puncak piringan ( 𝐼 𝑝 ) dan arus rata-rata piringan ( 𝐼 𝑝 ). Dalam perancangan catu daya dengan dioda tabung hampa duplex sebagai penyearah gelombang penuh, besarnya arus rata-rata tiap piringan adalah setengah dari arus beban catu daya( I L ):
𝐼 𝑝 = 𝐼𝐿 2 (3)
Besarnya  hambatan  piringan  ditentukan  oleh  besarnya  arus  puncak  piringan  dioda tabung  hampa.  Karena  hambatan  piringan  merupakan  fungsi  arus  menyebabkan tegangan  jatuh,  sedangkan  amplitudo  puncak  isyarat  yang  dihasilkan  dioda  tabung hampa  tidak  diketahui  maka  arus  puncak  tidak  dapat  dihitung.  Oleh  karena  itu digunakan asumsi awal untuk mendapatkan besarnya arus puncak piringan yaitu empat kali arus rata-rata piringan[4].
𝐼 𝑝 = 4 × 𝐼 𝑝 (4)
Hambatan  piringan  dioda  tabung  hampa  didapat  dengan  membagi  besarnya tegangan  jatuh  pada  piringan  saat  pada  arus  puncak.  Besarnya  tegangan  jatuh  pada piringan berdasarkan besarnya arus puncak piringan didapat menggunakan grafik pada Gambar 3.
C1 1uF VACDIODE VACDIODE RES RES RL C1 1uF VACDIODE VACDIODE RES RES RL
Gambar 3. Grafik tegangan jatuh piringan terhadap arus puncak piringan pada beberapa jenis dioda tabung hampa[5]
Besarnya hambatan piringan pada arus puncak dihitung menggunakan Persamaan:
𝑅 𝑑 = 𝑉 𝑑 𝐼 𝑑 (5)
Besarnya  hambatan piringan pada  arus rata-rata  adalah  sebesar  1,14 dari  hambatan puncak piringan:
𝑅 𝑑 = 1,14 × 𝑅 𝑑 (5) Karena adanya  hambatan piringan pada  arus rata-rata  maka  untai  setara dari  untai catu daya dengan tabung hampa ditunjukkan Gambar 4 berikut ini.
Gambar 4. Untai setara catu daya dengan dioda tabung hampa
Hambatan  seri  catu  daya  adalah  penjumlahan  antara  hambatan  piringan  dioda tabung  hampa  dengan  hambatan  efektif    lilitan  sekunder  trafo  penaik.  Hambatan  seri catu daya terdiri atas hambatan seri pada arus puncak dan hambatan seri pada arus rata- rata. Hambatan seri catu daya dapat dihitung dengan persamaan berikut:
𝑅 𝑆 = 𝑅 𝐸𝑆 + 𝑅 𝑑 (6) 𝑅 𝑆 = 𝑅 𝐸𝑆 + 𝑅 𝑑 (7) RL C Rd Rd RES RES
Dengan adanya  hambatan  seri catu  daya maka  untai catu daya  pada  gambar  dapat disederhanakan lagi, ditunjukkan oleh Gambar 5 berikut ini.
Gambar 5. Hambatan seri pada catu daya dioda tabung hampa
Untuk  mendapatkan  besarnya  arus  puncak  piringan  yang  lebih  tepat  digunakan grafik  arus  puncak  piringan  dioda  tabung  hampa  yang  dibuat  oleh Schade [4],  seperti ditunjukkan Gambar 6.
Gambar 6. Grafik arus piringan dioda tabung hampa[4]
Grafik pada Gambar 6 menunjukkan besarnya nisbah arus puncak piringan dengan arus  rata-rata piringan dipengaruhi oleh hambatan  seri catu daya pada  arus  puncak 𝑅 𝑆 , beban  catu  daya R L ,  jumlah  fasa n ,  frekuensi  jala-jala  dalam  radian ω ,  dan  kapasitansi kapasitor  tapis  masukan C .  Beban  catu  daya  adalah  nisbah  dari  tegangan  dan  arus keluaran catu daya, dihitung dengan persamaan berikut:
𝑅 𝐿 = 𝑉 𝐿 𝐼 𝐿 (8)
Arus puncak piringan yang didapat berdasarkan grafik Gambar 6 digunakan untuk menghitung  ulang  Persamaan  (3)  sampai  (7)  untuk  mendapatkan  besarnya  hambatan piringan dioda tabung hampa dan hambatan seri catu daya yang lebih tepat.
Efisiensi penyearah adalah nisbah antara tegangan puncak dari keluaran trafo penaik tegangan ( E m ) dengan tegangan DC keluaran dari penyearah ( E dc ). Berikut adalah grafik efisiensi dari dioda tabung hampa sebagai penyearah gelombang penuh.
RS RL C RS

## Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 14 No. 1 April 2015 Hal 45 - 58

## Gambar 7. Grafik efisiensi dioda tabung hampa penyearah gelombang penuh[4]
Berdasarkan  grafik  pada  Gambar  7,  efisiensi  penyearah  pada  sumbu  tegak  sebelah kiri  ditentukan oleh  nisbah  antara hambatan  seri  rata-rata catu  daya 𝑅 𝑆 dan beban catu daya pada sumbu tegak sebelah kanan dan nilai, ωRC , pada sumbu mendatar.

## 2.1. Perancangan Catu Daya 280V
Pada perancangan catu daya 280V digunakan trafo penaik 700V RMS memiliki R P = 3,4Ω, R S =116Ω  sehingga nilai R ES berdasarkan Persamaan (1) adalah 124,7Ω. Berdasarkan lembar  data  dioda  tabung  hampa  6CA4  besarnya  kapasitor  maksimal  yang  digunakan sebagai  tapis  masukan  adalah  60µF,  maka  pada  perancangan  ini  dipilih  50µF.  Dengan tegangan keluaran V L =280V dan arus keluaran I L =50mA, beban setara dari catu daya 280V berdasarkan Persamaan (8) besarnya adalah 5600Ω. Sehingga besarnya nilai ωCR L adalah 87,9.
Arus  beban  catu  daya  280V  adalah I L =50mA,  sehingga  arus  rata-rata  piringan berdasarkan  Persamaan  (10)  adalah  25mA  dan  arus  puncak  piringan  berdasarkan Persamaan (11) diasumsikan 100mA. Berdasarkan lengkungan tabung hampa 6CA4 pada Gambar  3  dan  Persamaan  (4)  didapat  hambatan  piringan  pada  arus  puncak 𝑅 𝑑 adalah 150Ω.  Hambatan  piringan  pada  arus  rata-rata 𝑅 𝑑 berdasarkan  Persamaan  (5)  adalah 171Ω.
Hambatan  seri  pada  arus  puncak  dan  arus  rata-rata  dari  catu  daya  didapat berdasarkan Persamaan (6) dan (7) adalah 𝑅 𝑆 =274,7Ω dan 𝑅 𝑆 =295,7Ω. Digunakan resistor anoda R A sebesar  1kΩ  untuk  memperkecil  efisiensi  penyearah  dan  mendapatkan tegangan keluaran yang diinginkan. Didapat nilai 𝑅 𝑠 𝑅 𝐿 =0,22 dan 𝑅 𝑆 𝑅 𝐿 =0,23. Dari grafik arus puncak piringan pada Gambar 6 didapat arus puncak piringan sebesar 4,6 kali dari arus  piringan  rata-rata.  Dengan  nilai  arus  puncak  ini  digunakan  untuk  melakukan perhitungan  ulang  hambatan  piringan  pada  arus  puncak  dan  pada  arus  rata-rata  dan didapat 𝑅 𝑑 =147,8Ω  dan 𝑅 𝑑 =168,5Ω.  Hasil  akhir  nisbah  hambatan  seri  catu  daya  dengan beban catu daya adalah 𝑅 𝑠 𝑅 𝐿 =0,227 dan 𝑅 𝑆 𝑅 𝐿 =0,23.
Berdasarkan  grafik  efisiensi  penyearah  pada  Gambar  7  dengan  nilai 𝑅 𝑠 𝑅 𝐿 0,23, didapat efisiensi penyearah sebesar 0,63 sehingga tegangan keluaran penyearah:
𝐸 𝑑𝑐 𝐸 𝑚 = 0,63                                                   (9) 𝐸 𝑑𝑐 = 0,63 × 𝐸 𝑚 = 0,63 × 1,414 × 350 = 311,8𝑉                  (10)

## 2.2. Perancangan Catu Daya 430V
Pada  perancangan  catu  daya  280V  digunakan  trafo  penaik  900V  RMS  memiliki R P =3,4Ω, R S =44Ω  sehingga  nilai R ES berdasarkan  Persamaan  (1)  adalah  58,2Ω.  Dengan kapasitor masukan sebesar 50µF. Tegangan keluaran V L adalah 430V dan arus keluaran I L adalah  200mA  sehingga  beban  setara  dari  catu  daya  430V  berdasarkan  Persamaan  (8) besarnya adalah 2150Ω. Besarnya nilai ωCR L adalah 33,76.
Arus  beban  catu  daya  430V  adalah  200mA  sehingga  arus  rata-rata  piringan berdasarkan  Persamaan  (10)  adalah  100mA  dan  arus  puncak  piringan  berdasarkan Persamaan (11) diasumsikan 400mA. Berdasarkan lengkungan tabung hampa 5AR4 pada Gambar  3  dan  Persamaan  (4)  didapat  hambatan  piringan  pada  arus  puncak 𝑅 𝑑 adalah 62,5Ω.  Hambatan  piringan  pada  arus  rata-rata 𝑅 𝑑 berdasarkan  Persamaan  (5)  adalah 71,25Ω.
Hambatan  seri  pada  arus  puncak  dan  arus  rata-rata  dari  catu  daya  didapat berdasarkan Persamaan (6) dan (7) adalah 𝑅 𝑆 =120,7Ω dan 𝑅 𝑆 =129,5Ω. Digunakan resistor anoda R A sebesar  100Ω  untuk  memperkecil  efisiensi  penyearah  dan  mendapatkan tegangan  keluaran  yang  diinginkan.  Didapat  nilai 𝑅 𝑠 𝑅 𝐿 =0,103  dan 𝑅 𝑆 𝑅 𝐿 =0,106.  Dari grafik arus puncak piringan pada Gambar 6 didapat arus puncak piringan sebesar 5 kali dari  arus piringan  rata-rata.  Dengan  nilai  arus puncak  ini  digunakan  untuk melakukan perhitungan  ulang  hambatan  piringan  pada  arus  puncak  dan  pada  arus  rata-rata  dan didapat 𝑅 𝑑 =56Ω  dan 𝑅 𝑑 =63,84Ω.  Hasil  akhir  nisbah  hambatan  seri  catu  daya  dengan beban catu daya adalah 𝑅 𝑠 𝑅 𝐿 =0,1 dan 𝑅 𝑆 𝑅 𝐿 =0,103.
Berdasarkan  grafik  efisiensi  penyearah  pada  Gambar  7  dengan  nilai 𝑅 𝑠 𝑅 𝐿 0,103, didapat efisiensi penyearah sebesar 0,76 sehingga tegangan keluaran penyearah:
𝐸 𝑑𝑐 𝐸 𝑚 = 0,76                                                   (9)
𝐸 𝑑𝑐 = 0,63 × 𝐸 𝑚 = 0,76 × 1,414 × 450 = 483,6𝑉                  (10)

## 2.3.   Perancangan Regulator Tegangan Tinggi
Regulator  LM317  di  sini  berfungsi  menstabilkan  tegangan  keluaran  penyearah menjadi  nilai  tegangan  yang  diharapkan  dari  keluaran  catu  daya.  Berdasarkan  lembar data  tegangan  masukan  IC  LM317  dibatasi  minimal  2,5V  dan  maksimal  37V  di  atas tegangan  keluaran.  Untuk  menjaga  agar  tegangan  masukan-keluaran  berada  dalam batas kemampuan LM317 digunakan dioda zener 1N7044 30V.
Berdasarkan  Gambar  8  keluaran  regulator  ditentukan  oleh R 1 dan R 2 .  Penulis menggunakan  dioda  zener,  transistor  NPN  dan  resistor R E untuk  membatasi  masukan LM317. Beda tegangan antara masukan dan keluaran LM317 dapat dihitung berdasarkan Persamaan berikut.
𝑉 𝑖𝑛𝐿𝑀 317 − 𝑉 𝑜𝐿𝑀 317 = 𝑉 𝑧𝑒𝑛𝑒𝑟 − 𝑉 𝑏𝑒 − 𝑉 𝑅𝐸 (11)
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 14 No. 1 April 2015 Hal 45 - 58

## Gambar 8. Untai regulator tegangan tinggi dengan IC LM317
Berdasarkan  Persamaan  beda  tegangan  dibatasi  oleh  tegangan  dioda  zener  yang digunakan.  Resistor R 1 berfungsi  untuk  menurunkan  tegangan V CE transistor  NPN  dan resistor R Z menentukan  besarnya  arus  dioda  zener.  Arus  kerja  minimal  dioda  zener adalah 5mA sehingga besarnya R Z dihitung berdasarkan Persamaan berikut.
𝑅 𝑧 = 𝑉 𝑖𝑛 − 𝑉 𝑜 𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑡𝑜𝑟 − 𝑉 𝑧𝑒𝑛𝑒𝑟
5 × 10 −3 (12)
Selain  membatasi  tegangan  masukan  LM317,  resistor  emitor R E juga  berfungsi membatas arus keluaran regulator. Besarnya arus keluaran maksimal regulator dihitung berdasarkan Persamaan berikut.
𝐼 𝑜 = 𝑉 𝑧𝑒𝑛𝑒𝑟 − 𝑉 𝑏𝑒 −  𝑉 𝑖𝑛𝐿𝐿𝑀 317 − 𝑉 𝑜𝑢𝑡 𝐿𝐿𝑀 317 (𝑚𝑖𝑛 ) 𝑅 𝐸 (13)
Berikut adalah untai catu daya 280V dan 430V secara keseluruhan:
Gambar 9. Untai catu daya 280V Gambar 10. Untai catu daya 430V
OUT C4 +V V1 C3 C2 IN COM OUT U1 LM317 Q1 D1 RZ R2 RC R1 RE R2
350V 350V C7 470nF C6 470nF C5 470nF IN COM OUT U1 LM317 D1 1N4744A Q1 MJE340 + C4 47uF + C3 50uF + - 6.3V/1A L1 10H + C2 340uF + C1 50uF T1 V2 6CA4 V1 6CA4 R9 60k R8 270 RE 220 RC 220 RZ 3300 R4 33k R3 33k R2 33k R1 33k RA 1k RA 1k 450V 450V C7 470nF C6 470nF C5 470nF IN COM OUT U1 LM317 D1 1N4744A Q1 MJE340 + C4 47uF + C3 50uF + - 5V/1,9A L1 11H + C2 340uF + C1 50uF T1 V2 5AR4 V1 5AR4 R9 90k R8 270 RE 47 RC 47 RZ 6800 R4 33k R3 33k R2 33k R1 33k RA 100 RA 100 R9 90k

## 2.4 Perancangan Catu Daya Pemanas
Catu  daya  pemanas  dirancang  menghasilkan  tegangan  DC.  Komponen  yang  akan digunakan adalah IC regulator LM317. Sistem soft-start dirancang dengan menambahkan komponen transistor PNP, R SS dan C SS seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11.
Gambar 11. Untai LM317 dengan sistem soft-start
Pada  keadaan  awal,  sebelum  dimuati  kapasitor C SS akan  bersifat  hubung  singkat yang  menyebabkan  kaki  a djust (COM)  LM317  terhubung  dengan  tanah ( ground )  karena adanya  transistor  PNP.  Kondisi  demikian  menyebabkan  keluaran  LM317  sama  dengan tegangan  referensi  LM317  yaitu  1,25V.  Kemudian  kapasitor  C SS akan  dimuati  oleh  arus yang  melewati R SS sehingga  tegangan  kapasitor C SS naikdan    menyebabkan  tegangan keluaran LM317 ikut naik. Lamanya waktu naik dipengaruhi oleh konstanta waktu yang menentukan lamanya pengisian kapasitor.
𝑉 𝐶 = 𝑉 𝑅2 1 − 𝑒 −𝑡 𝜏 (14)
Dimana V C adalah  tegangan  kapasitor, V R2 adalah  tegangan R 2 , t adalah  lamanya waktu  naik  catu  daya  dan τ adalah  konstanta  waktu.  Konstanta  waktu  didapat berdasarkan perkalian R SS dan C SS .
𝜏 = 𝑅 𝑠𝑠 × 𝐶 𝑠𝑠 (15)

## 3. Hasil Pengujian dan Analisis
Pengujian  catu  daya  dilakukan  berdasarkan  acuan Power  Supply  Testing [6]  yang diterbitkan  oleh  Agilent  Technologies  Incorporated.  Untuk  pengujian  penguat  audio tabung 12AU7 dan EL34 mengacu pada Guidelines for Measuring Audio Power Amplifier [7] yang diterbitkan oleh Texas Instrument Incorporated.
Pengujian pertama dilakukan pada catu daya aras tinggi untuk mengetahui tegangan dan  arus  keluaran  serta  waktu  naik  dari  catu  daya  aras  tinggi  pada  keadaan  penguat tanpa isyarat masukan.  Hasil pengujian ditunjukkan pada Gambar 12 dan 13.
Berdasarkan  Gambar  12  dan  13,  catu  daya  aras  tinggi  mampu  menghasilkan tegangan  280V  dengan  arus  41mA  dengan  waktu  naik  tegangan  6  detik  dan  tegangan 443V dengan arus 194mA dengan waktu naik tegangan 5 detik.
Selanjutnya  dilakukan  pengujian  regulasi  catu  daya  aras  tinggi  untuk  mengetahui tegangan catu daya aras tinggi pada keadaan tanpa beban, dengan beban penguat audio tabung  tanpa  diberi  isyarat  masukan  dan  dengan  beban  penguat  audio  tabung  saat menghasilkan daya maksimal. Hasil pengujiannya ditunjukkan oleh grafik pada Gambar 14 dan 15 berikut.
OUT IN Rss Q1 PNP Css C1 R2 R1 IN COM OUT U1 LM317
Gambar 12. Grafik tegangan dan arus keluaran catu daya 280V
Gambar 13. Grafik tegangan dan arus keluaran catu daya 430V
Dengan hasil yang didapat berdasarkan Gambar 14 dan 15, besarnya tegangan jatuh catu daya aras tinggi saat penguat menghasilkan daya maksimal terhadap tegangan catu daya saat penguat tanpa isyarat masukan, untuk catu daya 280V adalah 0,071% dan catu daya 430V adalah 3,45%.
Selanjutnya untuk mengetahui efisiensi catu daya aras tinggi dilakukan pengukuran tegangan  dan  arus  masukan  catu  daya  dimana  didapat  tegangan  masukan  adalah  dan arus masukan adalah sehingga daya masukan catu daya aras tinggi :184,3 Watt rms . Daya keluaran catu daya 280V adalah 11,5 Watt dan catu daya 430V adalah 88,5 Watt sehingga efisiensi catu daya aras tinggi adalah 54,2%. Efisiensi daya yang didapat tidak memenuhi spesifikasi yaitu >70%. Hal ini dikarenakan tegangan jatuh dioda tabung  yang besar dan penggunakan resistor  anoda R A sehingga menambah hambatan  seri dan  tegangan jatuh catu daya.
-10 40 90 140 190 240 290 340 0 10 20 30 40 50 60 Te ga n ga n (V )
A ru s (m A ) Waktu (detik) 0 100 200 300 400 500 600 0 10 20 30 40 50 60 T eg a n ga n (V ) A ru s (mA ) Waktu (detik) Tegangan Arus Tegangan Arus
Gambar 14. Grafik regulasi beban catu daya 280V

## Gambar 15 Grafik regulasi beban catu daya 430V
Untuk pengujian catu daya  aras rendah  dilakukan dengan mengukur tegangan  dan waktu naik dari tegangan keluaran dari catu daya pemanas tabung 12AU7 dan catu daya pemanas  tabung  EL34  sebagai  catu  daya  aras  rendah.  Hasilnya  ditunjukkan  pada Gambar 16.
Berdasarkan  Gambar  16,  waktu naik tegangan catu daya  pemanas  saat tanpa beban adalah 3 detik. Setelah catu daya dihubungkan dengan pemanas tabung hampa   waktu naik tegangan catu daya pemanas adalah 6,7 detik untuk pemanas tabung 12AU7 dan 16 detik  untuk  pemanas  tabung  EL34.  Perbedaan  lamanya  waktu  naik  dari  catu  daya pemanas  tabung  hampa  12AU7  dan  EL34  kemungkinan  karena  perbedaan  kebutuhan daya  dimana  pemanas  tabung  hampa  12AU7  membutuhkan  catu  daya  6,3V/0,3A sementara  pemanas  tabung  hampa  EL34  membutuhkan  catu  daya  6,3V/1,5A.  Arus puncak pemanas tabung hampa 12AU7 adalah 2.5A dengan catu daya tanpa sistem soft- start dan  1,9A  dengan catu  daya  sistem soft-start . Arus  puncak pemanas  tabung  hampa EL34  adalah  6,13A  dengan  catu  daya  tanpa  sistem soft-start dan  4A  dengan  catu  daya sistem soft-start .
Pengujian  terakhir  dilakukan  pada  penguat  audio  tabung  12AU7  dan  EL34  yang diaktifkan menggunakan catu daya yang sudah direalisasikan tersebut. Dalam pengujian ini  diukur  kemantapan  tanggapan  frekuensi  dan  THD  ( total  harmonic  distortion )  dari penguat  yang  bekerja  selama  dua  jam.  Pengujian  dilakukan  dengan  membangkitkan isyarat  derau  putih  dan  isyarat  sinus  1kHz  dengan  menggunakan  perangkat  lunak SpectraLab  untuk  mengetahui  tanggapan  frekuensi  dan  THD  penguat.  Hasilnya ditunjukkan pada Gambar 17 dan 18.
0 100 200 300 400 500 0 20 40 60 Te ga n ga n (V) Arus (mA) 0 100 200 300 400 500 600 0 100 200 300 Te ga n ga n (V) Arus (mA)
(a) (b) Gambar 16. Grafik tegangan dan arus catu daya pemanas (a) tabung 12AU7 (b) tabung EL34 Gambar 17 Tanggapan frekuensi penguat audio tabung 12AU7 dan EL34 0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 60 Waktu (detik) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 60 Waktu (detik)
Tegangan catu daya tanpa beban ( a ) Tegangan catu daya dengan beban pemanas ( b ) Arus pemanas dengan catu daya soft-start ( c ) Arus pemanas tanpa catu daya soft-start ( d )
Tegangan catu daya tanpa beban ( a ) Tegangan catu daya dengan beban pemanas ( b ) Arus pemanas dengan catu daya soft-start ( c ) Arus pemanas tanpa catu daya soft-start ( d )
a b c d a b c d
Gading Cassandra, Matias H. W Budhiantho, F. Dalu Setiaji

## Gambar 18. Hasil pengukuran THD penguat dengan isyarat uji 1kHz

## 4. Kesimpulan
Catu daya untuk penguat audio tabung 12AU7 dan EL34 yang telah dirancang terdiri atas dua  bagian  yaitu catu daya  aras  tinggi  dan catu  daya  aras  rendah.  Catu  daya  aras tinggi  berfungsi  untuk  menyediakan  kebutuhan  daya  piringan  tabung  hampa, direalisasikan  menggunakan  dioda  tabung  hampa  jensi  6CA4  dan  5AR4.  Penggunaan dioda tabung hampa memberikan efek soft-start pada tegangan keluaran sehingga tepat untuk mencegah kerusakan tabung hampa akibat pemberian tegangan tinggi mendadak. Catu daya  aras rendah berfungsi  untuk memenuhi  kebutuhan pemanas  tabung hampa, dirancang  dengan  sistem soft-start dan  menghasilkan  tegangan    DC.  Catu  daya  aras rendah terbukti dapat menurunkan arus puncak yang ditarik oleh pemanas seperti yang ditunjukkan pada pengujian catu daya aras rendah.
Berdasarkan  hasil  pengujian,  berikut  adalah  spesifikasi  akhir  dari  catu  daya  yang telah dibuat :
1.  Mampu  menyediakan  tegangan  DC  443V/194mA  dan  280V/41mA  sebagai keluaran catu daya aras tinggi saat penguat tanpa isyarat masukan.
2.  Tegangan jatuh  0,071% untuk catu daya 280V dan 3,45% untuk catu daya 430V saat volume maksimal penguat.
3.  Efisiensi catu daya aras tinggi 54,2%.
4.  Mampu menyediakan tegangan  DC 2 × 6,3V/3A, 6,3V/ 900mA sebagai keluaran aras rendah.
5.  Waktu naik ( rise time ) catu daya 280V 6 detik, 430V 5 detik dan catu daya tingkat rendah 3 detik.
6.  Regulasi  beban  catu  daya  aras  tinggi  sebesar  28,8%  untuk  catu  daya  280V  dan 19,2% untuk catu daya 430V.
7.  Riak keluaran catu daya aras tinggi 7,07 mV rms untuk catu daya 280V dan 70.7 mV rms untuk catu daya 430V pada keadaan beban catu daya maksimal.
8.  Pengujian  penguat  audio  tabung  12AU7  dan  EL34  sebagai  target  perancangan catu daya menghasilkan tanggapan frekuensi rata 100 Hz~4 kHz dengan isyarat uji  derau  putih  dan  THD  yang  mantap  dengan  nilai  4,8~5,1%  pada  pengujian selama 2 jam.
0 1 2 3 4 5 6 0 50 100 150 TH D (% ) Waktu (Menit)

## 5. Daftar Pustaka
[1]  L. Olsion, The Amity, Raven, and Aurora, [Online], http://www.nutshellhifi.com/triode1.html ,  diakses  tanggal  13  Oktober
2013.
[2]  M. Jones, Valve Amplifier” , 3 rd Ed, Newness, 2003
[3]  Y.A.  Yudiarwan,  M.H.W.  Budhiantho,  F.D.  Setiaji, Perancangan  Penguat  Awal  dan Akhir Menggunakan Tabung 12AU7 (GL-5814) dan EL34 , Salatiga: Skripsi FTEK-UKSW, 2008
[4]  H.J. Reich, Theory and Applications of Elektron Tubes , 2 nd Ed, New York, McGraw-Hill, 1944.
[5]  M.  Renaud, Power  Supply  Design  for  Vacuum  Tube  Amplifiers ,  [Online], http://diyaudioprojects.com/Technical/Tube-Power-Supplies/ , diakses tanggal 13 Oktober 2013.
[6]  Agilent Technologies, Inc., Agilent AN 372-1 Power Supply Testing ,
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5952-4190.pdf, [Online], diakses tanggal 13 Oktober 2013.
[7]  Texas  Instruments,  “ Guidelines  for  Measuring  Audio  Power  Amplifier  Perfomance”, http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/sloa068/sloa068.pdf , [Online], diakses tanggal 13 Oktober 2013.