Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Audio Endstufe als Netzgerät


von Karl Z. (griffin27)


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Hat schon mal jemand mit dem Gedanken gespielt, eine 
Leistungs-Audioendstufe als DC-Netzteil zu verwenden?

Dazu müsste doch nur in der Rückkopplung die DC-Trennung geändert 
werden...

von Raimund R. (corvuscorax)


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Prinzipiell spricht nicht viel dagegen eine Audio-Endstufe als 
Leistungs-OP und für DC-Anwendungen zu 'mißbrauchen'.
Ein- und Ausgangskoppelkondensatoren rausschmeißen (und den 
möglicherweise vorhandenen C in der Rückkopplung nicht vergessen) und es 
sollte theoretisch gehen.
ABER, man bedenke das Audio-Endstufen nicht für DC-Anwendungen 
entwickelt wurden! Ich hätte da meine Bedenken bezüglich 
DC-Offset-Werten und dem Temperaturdrift bei/nach Erwärmung. 
Möglicherweise lassen sich auch einige 'exotische' Endstufenkonzepte 
nicht zu DC-Quellen umbauen.

Als Vorteil sei zu nennen, daß diese DC-Quelle dann bereits in zwei 
Quadranten arbeiten würde, d.h. sie kann 'sinken' und 'sourcen'. :-)

Ach ja - und die abzuführende Verlustleistung sollte man in allen 
Arbeitsbereichen einmal überdenken. Bleiben die Endstufen unabhängig von 
der Ausgangsspannung in ihrer SOA (Safe-Operating-Area)???
Eine Stromregeglung wird's da eher weniger geben, sondern meistens nur 
eine Strombegrenzung. Diese kann aber durchaus mal 'voll' daneben liegen 
und Dir rauchen die Endstufen-Transistoren ab.

von Andrew T. (marsufant)


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noch darauf achten: Und die Schutzschaltung gegen DC am Ausgang der 
Endstufe entfernen/totlegen.

Geht dann Hervorragend als Netzgerät.
Habe ich bei mir bereits mehrfach eingesetzt.

Umgekehrt natürlich auch, wenn man mal eine Quelle für 60Hz-US oder 
400Hz Flugzeug Systeme benötigt.


hth,
Andrew

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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> Als Vorteil sei zu nennen, daß diese DC-Quelle dann bereits in zwei
> Quadranten arbeiten würde, d.h. sie kann 'sinken' und 'sourcen'. :-)
Sind das denn nicht alle 4 Quadranten?
Positive und negative Spannung, Strom geben und aufnehmen?

von Karl Z. (griffin27)


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Ich würde auch 2 Quadranten sagen, da Strom und Spannung immer das 
gleiche Vorzeichen haben.... Wobei, wenn ichs mir recht überlege stimmt 
das doch mit den 4 Quadranten. Strom und Spannung haben nicht unbedingt 
immer die gleiche Richtung. Der aufgenommene Strom wird halt in Wärme 
umgesetzt und wird nicht zurückgespeist ins Netz ;-)

von Wolf (Gast)


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> Der aufgenommene Strom wird halt in Wärme
 > umgesetzt und wird nicht zurückgespeist ins Netz ;-)

Warum spart man dann denn Rückleiter nicht ein?

von Karl Z. (griffin27)


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Weil Kriechströme abgeführt werden müssen.

von Andrew T. (marsufant)


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Karl Zeilhofer wrote:
> Ich würde auch 2 Quadranten sagen, da Strom und Spannung immer das
> gleiche Vorzeichen haben.... Wobei, wenn ichs mir recht überlege stimmt
> das doch mit den 4 Quadranten. Strom und Spannung haben nicht unbedingt
> immer die gleiche Richtung. Der aufgenommene Strom wird halt in Wärme
> umgesetzt und wird nicht zurückgespeist ins Netz ;-)


Yepp, ist Vierquadranten-Netzteil. Bzw. wird so benannt.
Du hast bei postiver Ausgangsspanung Strom source/sink.
Und dito bei negativer Spannung (sink und source).




Kommerzielles Beipiel ist z.B. Gossen BOP. Kepco hat sowas auch im 
Programm. Etc.

2-Quadranten wäre z.B.  Strom abgabe bei positver spannung, 
Stromaufnahme bei positiver Spannung. Also sowas wie ein "einfaches" 
Netzteil mit "einfacher" elektronischer Last und etwas Umschaltlogik 
damit nicht beide gleichzeitg aktiv sind ,-)


hth,
andrew

von Raimund R. (corvuscorax)


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Hopsala. Ja, Du könntest recht haben. Arbeitet bipolar und kann 
sinken und sourcen.
Umpf, man möge mir verzeihen. War wohl 'n kleiner Schnellschuß.
Danke für die Korrektur, Lothar, wir wollen anderen 
Lesern/Forenteilnehmern ja nichts falsches vermitteln.

von Raimund R. (corvuscorax)


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Wow, bin immer wieder begeistert wie aufmerksam die Posts gelesen und 
ggf. korrigiert werden, wenn was falsches oder 'halbkorrektes' 
auftauchte.
Während ich mal für 'ne halbe Stunde vom PC weg war (hatte bis dahin nur 
den Post von Lothar gesehen), haben sich gleich vier Leute 
'draufgestürzt'.
Ich hätte den Thread bei mir vorher updaten sollen, um mir meine 
gepostete Einsicht ersparen zu können. ;-)
Also Folks - ruhig weiter so, das zeichnet ein gutes Forum ebenfalls 
aus.

von Andrew T. (marsufant)


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Immer wieder gern Raimund.

25 Jahre in power supplies hinterlassen halt ihre Spuren :)

Aber Dein kleines Lob tut schon ab und zu  gut ,-)

von Wolf (Gast)


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> Arbeitet bipolar und kann sinken und sourcen.

Beides gleichzeitig wird nicht gehen, sinken oder sourcen schon, oder 
wie?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Wolf wrote:
>> Arbeitet bipolar und kann sinken und sourcen.
> Beides gleichzeitig wird nicht gehen,
> sinken oder sourcen schon, oder wie?
Wenn du die Endstufe auf DC-Betrieb umgestellt hast und einen Sollwert 
vorgibst, wird die Endstufe im Rahmen ihrer Möglichkeiten versuchen, die 
Ausgangsspannung konstant zu halten.
Egal, ob ein Strom hineinfließt oder heraus.
Egal, ob positive oder negative Ausgangsspannung.

Natürlich kann nicht gleichzeitig ein Strom rein und raus
(der würde sich ja auch einfach aufheben).

von Wolf (Gast)


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Eben deswegen.
Und Fremdspannung anlegen um zu sinken ??

von Wolf (Gast)


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Damit ist eine elektronische Last gemeint.

von Karl Z. (griffin27)


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in der Theorie hat eine Spannungsquelle keinen Innenwiderstand, also 0 
Ohm und eine Quellspannung.

D.h. jede Spannungsquelle müsste immer zumindestens in 2 Quadranten 
arbeiten können. Denn in welche Richtung der Strom fließt ist der 
idealen Spannungsquelle egal.

Ein Akku ist eine recht gute Spannungsquelle.
Entladen: 1. Quadrant
Aufladen: 2. Quadrant.

Daher sollte eine Spannungsquelle auch immer als "elektronische Last" 
betrieben werden können.

lg, Karl

von Endstufenbauer (Gast)


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"Als Vorteil sei zu nennen, daß diese DC-Quelle dann bereits in zwei
Quadranten arbeiten würde, d.h. sie kann 'sinken' und 'sourcen'. :-)"

Nochmal wiederholt:

Normale B-Endstufen können NICHT "sinken", können also nur den ersten
Quadranten ( bei unsymmetrischer Speisung, Elko herausgenommen, bis auf 
den Bereich nahe 0 Volt ) bzw.
den ersten und dritten Quadranten ( bei symmetrischer Speisung ).

Einfache Labornetzteile können ebenfalls nur EINEN Quadranten ).

Und die SOAR des jeweils benötigten Endstufentransistors ( bzw.
-Darlingtons ) muss beachtet werden !

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Endstufenbauer wrote:
> Normale B-Endstufen können NICHT "sinken"
Oh, doch. Das wird dort als Dämpfungsfaktor angegeben.
Eine B-Endstufe ist nichts anderes als ein Leistungs-OPAmp.
Und "normale" OP-Amps können alle 4 Quadranten.

> Normale B-Endstufen können NICHT "sinken"
Normal ist eine symmetrische Versorgung.
Asymmetrische Versorgung ist ein Grenzfall, der nur mit Tricks 
(Ausgangselko, Brückenschaltung) in den Griff zu bekommen ist.

> nur den ersten Quadranten ( bei unsymmetrischer Speisung,...
Das ich keine negative Spannung ausgeben kann, wenn ich keine Versorgung 
dafür habe, dürfte unmittelbar einleuchten.

> Einfache Labornetzteile können ebenfalls nur EINEN Quadranten ).
So isses.

von Karl Z. (griffin27)


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Nochmal zurück zum Thema.

Wie wirds denn mit der Stabilität aussehen? Normalerweise mögen 
Audio-Endstufen keine Kapazität als Last... Das könnte unter Umständen 
ein K.O.-Kriterium sein.

von Andrew T. (marsufant)


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Karl Zeilhofer wrote:
> Nochmal zurück zum Thema.
>
> Wie wirds denn mit der Stabilität aussehen? Normalerweise mögen
> Audio-Endstufen keine Kapazität als Last... Das könnte unter Umständen
> ein K.O.-Kriterium sein.


Nochmal zum Lesen Deinerseits. Welchen Teil meiner Aussage:

Geht dann Hervorragend als Netzgerät.
Habe ich bei mir bereits mehrfach eingesetzt

vom 27.11.2008 16:29 hast Du nicht verstanden?

hth,

Andrew

von Karl Z. (griffin27)


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Andrew, ich hab deine Aussage nicht überlesen oder so, aber 
"hervorragend als Netzteil" ist ja eine etwas verschwommene 
Feststellung.

Du meinst also, dass das Ding nicht instabil wird, wenn man zb. einen 
100uF Elko anhängt?

von Andrew T. (marsufant)


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Karl Zeilhofer wrote:
> Andrew, ich hab deine Aussage nicht überlesen oder so, aber
> "hervorragend als Netzteil" ist ja eine etwas verschwommene
> Feststellung.
>
> Du meinst also, dass das Ding nicht instabil wird, wenn man zb. einen
> 100uF Elko anhängt?

Lieber Karl,
ich kenne Dein Ding nicht. Sonst hier auch niemand, da Du bisher nur 
ganz allgemein genannt hast:
"...eine Leistungs-Audioendstufe als DC-Netzteil zu verwenden..."
Meine Kristallkugel hilft mir da auch nicht.

Fakten:
Meine Endstufen wurden nicht instabil.

To Do:
Wenn Du als meine Aussage als "eine etwas verschwommene Feststellung"
bezeichnest, dann solltest Du mal einfach an Deine Endstufe rangehen.

 Ich sage Dir damit klar, dass es machbar ist, und Du das bei jedem Mod 
halt selber ggfs. nachbessern mußt.

Oder was erwartest Du hier?  Wir können hier nicht mit den wenigen Infos 
all Deine Probleme lösen.

Du mußt nun schon mal selber Deine 4 Buchstaben ins Labor bemühen, etwas 
löten und messen. Mehr als die Basisinfo, das so ein Unterfangen 
prinzipiell geht, kannst Du hier nicht erwarten. Der Rest ist ein 
gehörige Portion Entwicklerschweiß. Je nachdem, was Du drauf hast, wirst 
Du ehr oder eben nicht eher Deine Endstufe gemoddet haben. Es ist nun an 
der Zeit, das Du loslegst.

Wenn Du während der Entwicklung auf konkrete Probleme stößt, dann komm 
wieder hier vorbei. Wir helfen dann gerne weiter.

> Du meinst also, dass das Ding nicht instabil wird, wenn man zb. einen
> 100uF Elko anhängt?

Bipolar sollte dieser schon sein, sonst wird eher der Elko instabil !!

hth,
Andrew

von Karl Z. (griffin27)


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Andrew Taylor wrote:
> Karl Zeilhofer wrote:
>> Andrew, ich hab deine Aussage nicht überlesen oder so, aber
>> "hervorragend als Netzteil" ist ja eine etwas verschwommene
>> Feststellung.
>>
>> Du meinst also, dass das Ding nicht instabil wird, wenn man zb. einen
>> 100uF Elko anhängt?
>
> Lieber Karl,
> ich kenne Dein Ding nicht. Sonst hier auch niemand, da Du bisher nur
> ganz allgemein genannt hast:
> "...eine Leistungs-Audioendstufe als DC-Netzteil zu verwenden..."
> Meine Kristallkugel hilft mir da auch nicht.
>
> Fakten:
> Meine Endstufen wurden nicht instabil.
dazu meinte ich ja nur, ob du verschiedene Lasten angehängt hattest, 
oder ob du immer nur Glühbirnchen damit betrieben hat.

Ich hab mich eigentlich ja nur mal mit dem Gedanken gespielt, und dachte 
mir, das hat sicherlich schon mal jemand ausprobiert, wie man ja sieht.

Falls einmal wriklich der Bedarf nach solch einem Netzteil besteht, 
werde ich es auch selber probieren.

Somit danke für die Infos und noch ein schönes WE.

lg, Karl

von hein (Gast)


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machen das nicht auch viele mit dem audio-ic TDA2030?
so als booster für den bastelkisten-opAmp z.B.?

von Karl Z. (griffin27)


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Dieser ist z.b. ein solcher, der sehr schenll zum Schwingen beginnt. Der 
mag Cs als Belastung gar nicht... Das weiß ich aus Erfahrung.

von Jens G. (jensig)


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Grundsätzlich neigt jeder OpAmp erstmal zum Schwingen, wenn er zuviel C 
am Ausgang sieht. Also auch Audioendstufen. Allerdings wird was dagegen 
getan, z.B. das übliche Boucherot-Glied (RC-Reihenschaltung parallel am 
Ausgang), kleine Drossel in Reihe zum Ausgang, ...
Das wird schon deswegen gemacht, weil Lautsprecher komplexe Lasten 
darstellen - von induktiv bis kapazitiv. Insofern können 
Audio-Verstärker durchaus stabil kapazitive Lasten vertragen (ich aber 
behaupte aber trotzdem (entgegen Andrew), daß trotz dieser Maßnahmen 
nicht jeder Verstärker größere C's am Ausgang einfach so mag, bzw. 
manche schon mit relativ unkritischen Lasten manchmal etwas instabil 
erscheinen lt. Oszi))

von Andrew T. (marsufant)


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Jens G. wrote:
> ... Insofern können
> Audio-Verstärker durchaus stabil kapazitive Lasten vertragen (ich aber
> behaupte aber trotzdem (entgegen Andrew), daß trotz dieser Maßnahmen
> nicht jeder Verstärker größere C's am Ausgang einfach so mag, bzw.
> manche schon mit relativ unkritischen Lasten manchmal etwas instabil
> erscheinen lt. Oszi))


Wenn Du mich schon refenzierst, dann bitte richtig auf mich beziehen.
Ich schrieb ziemlich genau das was Du auch aussagst:
" Fakten:
 Meine Endstufen wurden nicht instabil."

Deutlicher kann man denke ich kaum sagen das ich das Ergebnis nicht 
verallgemeinere, sondenr lediglich meine  bei mir gemachten Erfahrungen 
weitergegeben habe.

Diese können sich selbstverständlich nicht auf alle je produzierten 
Endstufen  beziehen.

@Jens: Stell das also bitte richtig. Danke.


hth,
Andrew

von Karl Z. (griffin27)


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Warum genau neigt eigentlich ein OPV zum Schwingen bei Kapazitiver Last?

Darf ich mal probieren:
Grundsätzlich besteht ein OPV aus 3 Verstärkerstufen, die jeweils einen 
Tiefpass 1. Ordnung darstellen, also in Summe ein Tiefpass 3. Ordnung. 
Diese 3 zusammen können eine Phasenverschiebung von 270° erreichen, 
wobei nur 180° für eine Mitkopplung notwendig sind.
Schaltet man nun eine Kapazität als Last an den OPV, ergibt sich ein 4. 
Tiefpass aus der Last und dem Innenwiderstand (Größenordnung 100 Ohm), 
der die Phase noch weiter dreht und daher es noch leichter zur 
Mitkopplung kommt.

Das von Jens erwähnte Boucherot-Glied versucht nun nur noch die 
Ausgangsspannung so niederzubügeln, dass die Kreisverstärkung kleiner 1 
wird, und daher kein Aufschwingen möglich ist.

Was auch oft gemacht wird ist, in der Rückkopplung einen 
Differenzierer-Anteil (Kapazität parallel zum Rückkoppelwiderstand) zu 
schalten, um die Phase wieder etwas zurückzudrehen.

Bin ich da mit meinen Ausführungen am richtigen Weg?

lg, Karl

von Jens G. (jensig)


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Andrew Taylor wrote:

>
>
> Wenn Du mich schon refenzierst, dann bitte richtig auf mich beziehen.
> Ich schrieb ziemlich genau das was Du auch aussagst:
> " Fakten:
>  Meine Endstufen wurden nicht instabil."
>
> Deutlicher kann man denke ich kaum sagen das ich das Ergebnis nicht
> verallgemeinere, sondenr lediglich meine  bei mir gemachten Erfahrungen
> weitergegeben habe.
>
> Diese können sich selbstverständlich nicht auf alle je produzierten
> Endstufen  beziehen.
>

Ja, sorry, habe Deinen Text eben nur eher überflogen, deswegen die 
Ungenauigkeit.

> @Jens: Stell das also bitte richtig. Danke.
>

Was soll ich denn noch richtig stellen - Du hast es doch schon getan ...

>
> hth,
> Andrew

von Jens G. (jensig)


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Karl Zeilhofer wrote:
> Warum genau neigt eigentlich ein OPV zum Schwingen bei Kapazitiver Last?
>
> Darf ich mal probieren:
> Grundsätzlich besteht ein OPV aus 3 Verstärkerstufen, die jeweils einen
> Tiefpass 1. Ordnung darstellen, also in Summe ein Tiefpass 3. Ordnung.
> Diese 3 zusammen können eine Phasenverschiebung von 270° erreichen,
> wobei nur 180° für eine Mitkopplung notwendig sind.
> Schaltet man nun eine Kapazität als Last an den OPV, ergibt sich ein 4.
> Tiefpass aus der Last und dem Innenwiderstand (Größenordnung 100 Ohm),
> der die Phase noch weiter dreht und daher es noch leichter zur
> Mitkopplung kommt.
>
> Das von Jens erwähnte Boucherot-Glied versucht nun nur noch die
> Ausgangsspannung so niederzubügeln, dass die Kreisverstärkung kleiner 1
> wird, und daher kein Aufschwingen möglich ist.
>
> Was auch oft gemacht wird ist, in der Rückkopplung einen
> Differenzierer-Anteil (Kapazität parallel zum Rückkoppelwiderstand) zu
> schalten, um die Phase wieder etwas zurückzudrehen.
>
> Bin ich da mit meinen Ausführungen am richtigen Weg?
>
> lg, Karl

Grundsätzlich bist Du auf dem richtigen Weg, wobei mir aber nicht klar 
ist, wie Du ausgerechnet auf 3 Verstärkerstufen kommst. In einem 
Verstärker sind ja viele Transistoren, die alle im Bereich ihrer 
Grenzfrequenzen merklich mit der Phasenverschiebung beginnen. Wie Du 
schon sagts, fängt er dann mit schwingen an, wenn man bei einer 
bestimmten Frequenz im ganzen 180° erreicht hat, und die 
Gesamtkreisverstärkung immer noch über 1 liegt.

Falls Du irgendeinen Verstärker testen solltest, dann solltest Du das 
über den gesamten Arbeitsbereich des Verstärkers testen (also 
unterschiedliche Ausgangsspannungen, unterschiedlicher Strom), den je 
nach Betriebsbedingungen ändern sich auch die Arbeitspunkte der 
Transistoren, was deren dynamischen Werte auch ändert. D.h., ein 
Verstärker, der schon ziemlich knapp an der Schwinggrenze ist, kann dann 
je nach Bedingungen mit Schwingen anfangen (ein Audiosignal zeigt z.B. 
oben ausgefranste Halbwellen, unten nicht - oder auch anders ....).

von Karl Z. (griffin27)


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Jens G. wrote:
> Grundsätzlich bist Du auf dem richtigen Weg, wobei mir aber nicht klar
> ist, wie Du ausgerechnet auf 3 Verstärkerstufen kommst. In einem
> Verstärker sind ja viele Transistoren, die alle im Bereich ihrer
> Grenzfrequenzen merklich mit der Phasenverschiebung beginnen.

Im konkreten hab ich von einemm OPV geredet, und der besteht eben aus 
einem Differenzverstärker, einem Spannungsverstärker und einer 
Leistungsendstufe. Daher die 3 Stufen.

Knackpunkt ist aber dennoch der 4. Tiefpass durch Kapazitive Last, oder?

von faraday (Gast)


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>Knackpunkt ist aber dennoch der 4. Tiefpass durch Kapazitive Last, oder?

denke ich eigentlich auch

http://www.st.com/stonline/products/literature/an/14130.pdf

von Karl Z. (griffin27)


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Wirklich sehr interessanter Artikel, faraday.

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