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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verständnisfrage Verlustleistung analoger Audioverstärker


Autor: Thomas O. (kosmos)
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ich habe mal eine kleine Frage zu einem Audio-Verstärker.

Ganz einfach betrachtet ist das ja eine Push-Pull Endstufe pro Kanal die 
den Elektromagneten (Schwingspule) des Lautsprechers in die jeweilige 
Richtung bewegt.

Was mich interessiert ist wenn ich leiser höre verbrät die Endstufe dann 
mehr Leistung? Da diese ja irgendwie weg muss oder wird dann evtl. die 
Versorgungsspannung zur Push-Pull Transistorstufe abgesenkt? Eine 
schwächere Basis/Gate Ansteuerung der Push-Pull Transistorstufe würde ja 
sonst noch mehr Leistung verbraten?

Wäre nett wenn mir jemand kurz erklären würde wie das mit der 
Lautstärkeregelung funktioniert und in welchem Betriebsmoment die meiste 
Leistung verheizt wird.

Autor: Ben (Gast)
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das ist bei den endstufen unterschiedlich, kommt auch auf die schaltung 
der endstufe an.

class a endstufen verbraten das meiste im leerlauf da sie eine konstante 
leistungsaufnahme haben egal was hinten raus kommt. sprich das was in 
die lautsprecher geht muß nicht in der endstufe verheizt werden.

class a/b haben eine richtige verlustleistungskurve, im leerlauf fließt 
nur der ruhestrom, dann steigt die verlustleistung mit der aussteuerung, 
sinkt aber bei hoher last wieder ab weil die restspannung über den 
transistoren immer kleiner wird.

class b ist das gleiche wie class a/b, nur ohne ruhestrom. daher starke 
verzerrungen um den nulldurchgang des signals, macht sie für 
audio-anwendungen unbrauchbar.

class h endstufen ist das gleiche wie a/b, außer daß diese noch zacken 
in der kurve haben wo sie die auf die höhere spannung wechseln.

class d haben bei kleiner leistung viel verluste wegen der 
umschaltverluste. diese bleiben aber konstant, mit erhöhung der 
ausgangsleistung steigen nur die leitend-verluste in den 
ausgangstransistoren durch den stärkeren hindurchfließenden strom, sodaß 
bei voller leistung sehr geringe verluste (im vergleich zu den anderen 
konzepten) erreichbar sind.

was willst denn genauer wissen?

Autor: Ganymed (Gast)
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Schau mal hier rein.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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danke für die Erklärungen der einzelnen Klassen. Denke A/B wird meine 
Wahl werden. Mal schauen wo ich so nen Schaltplan finde.

Ich wollte mich mal an einer kleinen Verstärkerschaltung probieren. Habe 
mal nen 4 Ohm 25er Sub an einen 12V/60W Trafo gehängt und das Ding 
erreicht schon fast seinen max. Hub. Werde mir mal nen 2x12V Trafo mir 
mehr Leistung besorgen damit ich etwas mehr Reserven habe um auch eine 
Kondansatorbatterie dranhängen zu können.

Gibt es spezielle Transistoren für Audio Anwendungen? Also Augenmerk auf 
Linearität bei der Verstärkung, geringes Rauschen....?

Vielleicht hat jemand einen Tip bezüglich eines NPN/PNP Pärchens für den 
Leistungsbereich?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Nimm für die Anfänge einen TDA2030 oder einen seiner Verwandten, dann 
bist Du schnell am Ziel.

Autor: Anja (Gast)
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Oder du baust dir den legendären EDWIN-Verstärker von Elektor:
http://www.elektor.de/jahrgang/2005/marz/retronik-...

Autor: Ben (Gast)
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erste frage. wieviel leistung willst du? mit 12V ist da nicht viel zu 
reißen. eine 2kw class-D endstufe hat intern symmetrische 2x80V und 
erreicht volle leistung erst an 1 ohm. in meiner palmer 2x1kw hab ich im 
leerlauf glaub ich sogar 2x125V symmetrisch, die macht den dampf aber an 
4 ohm.

Autor: Gast (Gast)
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Wenn sein Sub da bereits seinen vollen Hub hat ist es vermutlich 
Sinnlos, mehr Verstärkerleistung haben zu wollen.

Autor: Ben (Gast)
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für 60 watt an 4 ohm reichen keine 2x12V ausm trafo.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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hier kommts nicht auf die Leistung an. Will einfach nur mal nen 
Verstärker selber aufbauen, deswegen kein fertiger TDA-XYZ Baustein. Die 
PA-Endstufen die ich die letzte Zeit gesehen habe sind eigentlich sehr 
simpel aufgebaut. Muss mich da mal in die Schaltpläne einarbeiten. Nur 
bei der Signalaufbereitung der Eingänge will ich ein paar ordentliche 
OP-Amps verwenden die eine hohe Eingangsempfindlichkeit haben und auch 
ein etwas belastbares Signal liefern, mit dem man dann gut 
weiterarbeiten kann.

Ich denke mal mit +-17V DC sollten schon auf 60-70 Watt pro Kanal 
rauskommen.

Ich werde mal das Material zusammenkaufen. Habe mich da für Toshiba 
2SC5200 / Toshiba 2SA1943 entschieden
http://www.schuro.de/ebay/daten/2SC5200.pdf
http://www.schuro.de/ebay/daten/2SA1943.pdf

Mal sehen ob ich den 300 VA Ringkern 2x12V günstig bekomme, das wäre 
dann schonmal ne Basis für die Laststabilität und später kann man dann 
auch einen mit einer höheren Spannung wählen.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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also die Angaben meiner jetzigen PA Endstufe sind ja wie folgt 2x53V 
Trafo = 2 x 200 W RMS an 8 Ohm und 2 x 275 W RMS an 4 Ohm.

Meine Trafospannung ist um den Faktor 4,4 niedriger, deswegen sollte das 
möglich sein. Jedes Autoradio hat heutzutage 4 x 10 Watt RMS aus 12V DC.

Autor: Ben (Gast)
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> Ich denke mal mit +-17V DC sollten schon auf 60-70 Watt pro
> Kanal rauskommen.
niemals.

die von dir vorgeschlagenen transistoren sind laut datenblatt denkbar 
für die ausgangsstufe einer 100W endstufe. denk doch mal drüber nach 
wieso die dann 230V dc aushalten!

Autor: ich (Gast)
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>erste frage. wieviel leistung willst du? mit 12V ist da nicht viel zu
>reißen. eine 2kw class-D endstufe hat intern symmetrische 2x80V und
>erreicht volle leistung erst an 1 ohm. in meiner palmer 2x1kw hab ich im
>leerlauf glaub ich sogar 2x125V symmetrisch, die macht den dampf aber an
>4 ohm.


Darf man Fragen, wo man eine Leistung von 2KW bei einem Musikverstärker 
braucht? Willst du einen ganzen Ort beschallen? Oder gibt es für so 
etwas ein sinnvolles Andwendungsgebiet?

Autor: Ben (Gast)
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war doch wieder einer schneller :)

autoradios verwenden auch endstufen in brückenschaltung. die schaffen 
bei 4 ohm die vierfache leistung von dem was eine halbbrückenschaltung 
an dieser impedanz schafft. :-) und 4x10 watt sind eben auch nur vier 
einzelne 10W endstufen.

Autor: mhh (Gast)
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Noch nie auf einem Konzert gewesen?
Sollte man erlebt haben.  :)

Autor: Ben (Gast)
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> Darf man Fragen, wo man eine Leistung von 2KW bei einem
> Musikverstärker braucht?
klar doch!

> Willst du einen ganzen Ort beschallen?
negativ.

> Oder gibt es für so etwas ein sinnvolles Andwendungsgebiet?
sinnvoll ist immer relativ. für dbdrag-freaks sind 2kw ein tropfen auf 
den heißen stein. für richtig bumms im auto ists schon wieder etwas 
viel. aber an 4 ohm erreicht so eine endstufe auch nur noch um 700-800W 
und soviel wollte ich im auto schon haben. auch wenns nicht jeder 
versteht wie man da spaß dran haben kann.

übrigens gibts in solchen endstufen ein echtes netzteil, was die 12V 
bordspannung auf die symmetrischen 80V hochtransformiert.

Autor: Gast (Gast)
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Klar, Autolautsprecher haben ja auch einen besch******* Wirkungsgrad...

Autor: Thomas O. (kosmos)
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also Ben was du mir jetzt mit der Spannungsfestigkeit des Transistors 
sagen willst verstehe ich nicht.

Die 100W im Datenblatt beziehen sich sicherlich auf eine Kombnation aus 
einen NPN und einen PNP Transistor. Und dazu kommt man nicht mal 
annähernd an die Spannung die der Transistor aushält. Die müssen halt 
einfach Spannungsfester. Oder verwendest du im KFZ Transistoren die nur 
30V aushalten?

Aber ich habe da mein Augenmerk nicht auf die max. Spannung gelegt, 
sondern einfach auf einen bei eBay erhältlichen Transistor der für 
Audioanwendungen entwickelt wurde.

Ok dann gibts halt keine 70 Watt, aber das ist mir erstmal 
nebensächlich, den den Trafo kann ich später immer noch tauschen, wenn 
ich die anderen Teile wie Glättungselkos usw auf die höhere Spannung 
auslege.

Autor: Ben (Gast)
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die transistoren bekommen bei vollaussteuerung die spannung beider 
symmetrischer zweige ab. bei +-80V also volle 160V.

die transistoren die du da rausgesucht hast sind schon sehr gute teile 
und schaffen bei parallelschaltung mehrerer transistoren auch deutlich 
mehr als 100W. daher die hohe spannungsfestigkeit. aber für 100W am 
ausgang mit 4 ohm brauchst du mindestens +-40V. spannungsfestigkeit der 
transistoren daher mindestens 100-120V. da wäre bei deinen rausgesuchten 
also noch reichlich luft. ich würd halt gleich den richtigen trafo 
kaufen wenn du den 2x12V ebenfalls kaufen müßtest.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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Wenn ich den Lautsprecher nach aussen auslenken will, gebe ich die 
positive Spannung auf den Lautsprecher und wenn ich ihn nach innen 
auslenken will die negative.

Oder meinst du mit Vollaussteuerung wenn man beide Gleichzeitig 
ansteuert? Was ja nicht passieren dürfte.

Ok mit dem Trafo schau ich mal, vielleicht kaufe ich noch nen defekte 
PA-Endstufe als Teilespender.

Autor: Ben (Gast)
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> Ok mit dem Trafo schau ich mal, vielleicht kaufe ich noch nen
> defekte PA-Endstufe als Teilespender.
das wäre die ultimativ-lösung. dann hast du gehäuse, trafo, 
gleichrichter und sieb-elkos schon da. kühlkörper weiß ich nicht, daran 
wird bei billigteilen meistens gespart. kannst dann ruhig eine billige 
nehmen, mccrypt oder so'n schrott. da kommt meistens nicht die power 
raus die draufsteht und du findest eher teile (insbesondere trafo) die 
sich für 2x100W verwenden lassen. zuviel spannung ist nämlich auch nicht 
gut, das steigert dann nur die verlustleistung.

ich wette aber wenn du das ding bekommen hast hockst du erstmal drüber 
und versuchst es zu reparieren. geht mir jedenfalls immer so.

vollaussteuerung ist das größte signal das die endstufe ohne clipping 
ausgeben kann. sprich das ausgangssignal schwankt zwischen beiden 
spannungszweigen, die spitzen der wellen reichen bis fast an die 
versorgungsspannung heran, werden aber noch nicht durch diese begrenzt. 
das wäre dann clipping und ist wegen der entstehenden 
gleichspannungsanteile nicht gut für die pappen. klingt auch nicht gut, 
erst gibts "furzende" bässe, in extremfällen löschen die bässe die 
mitten komplett aus.

wenn beide transistoren gleichzeitig öffnen ist das ein fehlerfall der 
die betriebsspannung kurzschließt und in der regel die transistoren 
zerstört (shoot-through). angenommen der verstärker treibt gerade die 
negative halbwelle. dann zieht der "untere" transistor den ausgang auf 
fast die negative betriebsspannung und damit auch den entsprechend 
verbundenen anschluß des "oberen" transistors. somit hängt der "obere" 
transistor in gesperrtem zustand zwischen der positiven und negativen 
versorgungsspannung. hält er das nicht aus gibts einen durchschlag und 
eine größere reparatur.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Nicht zu vergessen die Gegeninduktion vom Speaker und den Leitungen.

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