{tocify} $title={Daftar Isi}
Audio Transformers/Trafo OT dirancang untuk digunakan dalam aplikasi amplifier audio untuk kopling dan pencocokan impedansi amplifier dan speaker
Selain menaikkan (menambah) atau menurunkan (menurunkan) tegangan sinyal, transformator juga memiliki satu properti lain yang sangat berguna, isolasi. Karena tidak ada sambungan listrik langsung antara gulungan primer dan sekundernya, transformator menyediakan isolasi listrik lengkap antara sirkuit input dan outputnya dan properti isolasi ini juga dapat digunakan antara amplifier dan speaker.
Kita telah melihat di bagian ini tentang trafo, bahwa trafo adalah perangkat listrik yang memungkinkan sinyal input sinusoidal (seperti sinyal audio atau tegangan) untuk menghasilkan sinyal atau tegangan output tanpa sisi input dan sisi output secara fisik terhubung ke masing-masing. lainnya. Kopling ini dicapai dengan memiliki dua (atau lebih) gulungan kawat (disebut gulungan) dari kawat tembaga berinsulasi yang dililitkan di sekitar inti besi magnetik lunak.
Ketika sinyal AC diterapkan ke belitan input primer, sinyal AC yang sesuai muncul pada belitan sekunder output karena kopling induktif dari inti besi lunak. Rasio belokan antara kumparan kawat input dan output memberikan peningkatan atau penurunan sinyal yang diterapkan saat melewati transformator.
Kemudian trafo audio dapat dianggap sebagai tipe step-up atau step-down, tetapi alih-alih dililit untuk menghasilkan output tegangan tertentu, trafo audio terutama dirancang untuk pencocokan impedansi. Juga, trafo dengan rasio putaran 1:1, tidak mengubah level tegangan atau arus tetapi malah mengisolasi rangkaian primer dari sisi sekunder. Trafo jenis ini biasa disebut dengan Trafo Isolasi.
Transformator bukanlah perangkat cerdas, tetapi dapat digunakan sebagai perangkat dua arah sehingga belitan input primer normal dapat menjadi belitan output dan belitan output sekunder normal dapat menjadi input dan karena sifat dua arah ini, transformator dapat memberikan penguatan sinyal saat digunakan dalam satu arah atau kehilangan sinyal saat digunakan secara terbalik untuk membantu mencocokkan sinyal atau level tegangan antara perangkat yang berbeda.
Perhatikan juga bahwa transformator tunggal dapat memiliki beberapa gulungan primer atau sekunder dan gulungan ini mungkin juga memiliki beberapa sambungan listrik atau "keran" sepanjang panjangnya. Keuntungan dari transformator audio multi-tap adalah bahwa mereka menawarkan impedansi listrik yang berbeda serta rasio keuntungan atau kerugian yang berbeda membuat mereka berguna untuk pencocokan impedansi amplifier dan beban speaker.
Seperti namanya, trafo audio dirancang untuk beroperasi dalam pita frekuensi audio dan dengan demikian dapat memiliki aplikasi di tahap masukan (mikrofon), tahap keluaran (pengeras suara), sambungan antar tahap, serta pencocokan impedansi amplifier. Dalam semua kasus, respon frekuensi, impedansi primer dan sekunder dan kemampuan daya semua perlu dipertimbangkan.
Trafo pencocokan audio dan impedansi serupa dalam desain dengan tegangan frekuensi rendah dan transformator daya, tetapi mereka beroperasi pada rentang frekuensi yang jauh lebih luas. Misalnya, rentang suara 20Hz hingga 20kHz. Trafo audio juga dapat menghantarkan DC dalam satu atau lebih belitannya untuk digunakan dalam aplikasi audio digital serta mengubah level tegangan dan arus pada frekuensi tinggi.
Pencocokan Impedansi Transformator Audio
Salah satu aplikasi utama untuk transformator frekuensi audio adalah pencocokan impedansi. Trafo audio ideal untuk menyeimbangkan amplifier dan beban bersama-sama yang memiliki impedansi input/output yang berbeda untuk mencapai transfer daya maksimum.
Misalnya, impedansi loudspeaker tipikal berkisar antara 4 hingga 16 ohm sedangkan impedansi tahap keluaran penguat transistor bisa beberapa ratus ohm. Contoh klasiknya adalah Transformer Audio LT700 yang dapat digunakan pada tahap keluaran amplifier untuk menggerakkan loudspeaker.
Kita tahu bahwa untuk trafo, perbandingan antara jumlah lilitan kumparan primer (NP) dengan jumlah lilitan kumparan sekunder (NS) disebut “perbandingan lilitan”. Karena jumlah tegangan yang sama diinduksi dalam setiap lilitan kumparan tunggal dari kedua belitan, rasio tegangan primer ke sekunder (VP/VS) oleh karena itu akan menjadi nilai yang sama dengan rasio belitan.
Transformator audio pencocokan impedansi selalu memberikan nilai rasio impedansinya dari satu belitan ke belitan lainnya dengan kuadrat rasio putarannya. Artinya, rasio impedansinya sama dengan rasio putarannya kuadrat dan juga rasio tegangan primer ke sekundernya dikuadratkan seperti yang ditunjukkan.
Rasio Impedansi Transformator Audio
Dimana ZP adalah impedansi belitan primer, ZSi adalah impedansi belitan sekunder, (NP/NS) adalah rasio belitan transformator, dan (VP/VS) adalah rasio tegangan transformator.
Jadi misalnya, transformator audio pencocokan impedansi yang memiliki rasio putaran (atau rasio tegangan) katakanlah 2:1, akan memiliki rasio impedansi 4:1.
Contoh Transformator Audio No1
Sebuah transformator audio dengan rasio impedansi 15:1 akan digunakan untuk mencocokkan output dari power amplifier ke loudspeaker. Jika impedansi keluaran penguat adalah 120Ω. Hitung impedansi nominal loudspeaker yang diperlukan untuk transfer daya maksimum.
Kemudian power amplifier dapat secara efisien menggerakkan speaker 8-ohm.
Audio Transformator Garis 100V
Aplikasi pencocokan impedansi lain yang sangat umum adalah untuk transformator saluran 100 volt untuk transmisi musik dan suara melalui sistem penyamakan alamat publik. Jenis sistem pengeras suara berbasis langit-langit ini menggunakan beberapa pengeras suara yang terletak agak jauh dari penguat daya.
Dengan menggunakan transformator pengisolasi saluran, sejumlah pengeras suara impedansi rendah dapat dihubungkan bersama sedemikian rupa sehingga mereka memuat penguat dengan benar memberikan pencocokan impedansi antara penguat (sumber) dan pengeras suara (beban) untuk transfer daya maksimum.
Karena kehilangan daya sinyal melalui kabel speaker sebanding dengan kuadrat arus (P = I2R) untuk resistansi kabel tertentu, tegangan output amplifier yang digunakan untuk alamat publik (PA) atau sistem tannoy menggunakan level output tegangan standar dan konstan puncak 100 volt, (70,7 volt rms).
Jadi misalnya, amplifier 200 watt yang menggerakkan speaker 8 ohm menghasilkan arus 5 amp, sedangkan amplifier 200 watt yang menggunakan saluran 100 volt dengan daya penuh hanya menghasilkan 2 amp yang memungkinkan kabel pengukur yang lebih kecil digunakan. Namun perhatikan bahwa 100 volt ini hanya ada di saluran ketika penguat daya yang menggerakkan saluran beroperasi pada daya pengenal penuh jika tidak, ada pengurangan daya (volume suara lebih rendah) dan tegangan saluran.
Jadi untuk sistem speaker saluran 100V (70.7V rms), trafo saluran menaikkan tegangan sinyal keluaran audio menjadi 100 volt sehingga arus saluran transmisi untuk keluaran daya yang diberikan relatif rendah, mengurangi kehilangan sinyal yang memungkinkan diameter atau kabel pengukur yang lebih kecil untuk digunakan.
Karena impedansi loudspeaker tipikal umumnya rendah, transformator step-down pencocokan impedansi (biasanya disebut transformator saluran ke kumparan suara) digunakan untuk setiap pengeras suara yang terhubung ke saluran 100V seperti yang ditunjukkan.
Transformator Saluran Transmisi 100V
Di sini penguat menggunakan transformator step-up untuk memberikan tegangan saluran transmisi 100 volt yang konstan pada arus yang dikurangi, untuk keluaran daya yang diberikan. Loudspeaker dihubungkan bersama secara paralel dengan masing-masing speaker memiliki transformator step down pencocokan impedansinya sendiri untuk mengurangi tegangan sekunder dan meningkatkan arus, sehingga mencocokkan saluran 100V dengan impedansi rendah dari loudspeaker.
Keuntungan menggunakan jenis saluran transmisi audio ini adalah bahwa banyak speaker individu, tannoy atau aktuator suara semacam itu dapat dihubungkan ke satu saluran bahkan jika mereka memiliki impedansi dan kemampuan penanganan daya yang berbeda. Misalnya, 4 ohm pada 5 watt, atau 8 ohm pada 20 watt.
Umumnya trafo pencocokan saluran transmisi memiliki beberapa sambungan yang disebut titik sadap pada belitan primer yang memungkinkan tingkat daya yang sesuai (dan karena itu volume suara) dipilih untuk setiap loudspeaker individual. Selain itu, belitan sekunder memiliki titik sadapan serupa yang menawarkan impedansi berbeda agar sesuai dengan loudspeaker yang terhubung.
Dalam contoh sederhana ini, transformator line-to-speaker 100V dapat menggerakkan beban speaker 4, 8, atau 16 Ohm pada sisi sekundernya dengan peringkat daya amplifier 4, 8 dan 16 watt pada sisi primernya tergantung pada titik sadapan yang dipilih. Pada kenyataannya, transformator saluran sistem PA dapat dipilih untuk kombinasi beban speaker yang terhubung seri dan paralel dengan kemampuan penanganan daya hingga beberapa kilo-watt.
Tetapi selain transformator saluran pencocokan impedansi tegangan konstan, transformator audio dapat digunakan untuk menghubungkan perangkat input impedansi rendah atau sinyal rendah seperti mikrofon, pick-up kumparan bergerak meja putar, input saluran, dll ke amplifier atau pra-amplifier.
Karena transformator audio input harus beroperasi pada rentang frekuensi yang luas, transformator ini biasanya dirancang sedemikian rupa sehingga kapasitansi internal belitannya beresonansi dengan induktansinya untuk meningkatkan rentang frekuensi operasinya yang memungkinkan ukuran inti transformator yang lebih kecil.
Kita telah melihat dalam tutorial ini tentang trafo audio, bahwa trafo audio digunakan untuk mencocokkan impedansi antara perangkat audio yang berbeda, misalnya, antara amplifier dan speaker sebagai driver saluran, atau antara mikrofon dan amplifier untuk pencocokan impedansi.
Tidak seperti transformator daya yang beroperasi pada frekuensi rendah seperti 50 atau 60Hz, transformator audio dirancang untuk beroperasi pada rentang frekuensi audio, yaitu dari sekitar 20Hz hingga 20kHz atau jauh lebih tinggi untuk transformator frekuensi radio.
Karena pita frekuensi yang lebar ini, inti trafo audio dibuat dari baja kelas khusus, seperti baja silikon atau dari paduan besi khusus yang memiliki rugi histeresis yang sangat rendah.
Salah satu kelemahan utama dari trafo audio adalah mereka bisa agak besar dan mahal, tetapi dengan menggunakan bahan inti khusus memungkinkan untuk desain yang lebih kecil. Ini karena sebagai aturan umum, ukuran inti transformator meningkat seiring dengan penurunan frekuensi suplai