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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromverstärker


Autor: Helmut F. (Gast)
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Hallo,

ich muss ein Sinussignal mit 400-800Hz, 5Vss (mit 2,5V DC)auf etwa 12Vss 
(ohne DC-Anteil)verstärken und der Ausgang der Stufe soll nachher einen 
Strom von von etwa 3A liefern können. Meine Frage lautet nun, ist es 
Sinnvoll das über eine Gegentaktendstufe zu lösen oder gibt es eine noch 
einfachere Lösung. Das Signal wird nachher auf einen Trafo gegeben und 
hochtransformiert, es handelt sich also um eine induktive Last. Ich habe 
nur eine Betriebsspannung +12V zur Verfügung.

Gruß
Helmut

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Helmut F. (Gast)

>Sinnvoll das über eine Gegentaktendstufe zu lösen

AFAIK ja.

> oder gibt es eine noch einfachere Lösung.

Man könnte einen integrierten Adioverstärker nehmen.

>hochtransformiert, es handelt sich also um eine induktive Last. Ich habe
>nur eine Betriebsspannung +12V zur Verfügung.

Dann brauchst du eine H-Brücke bzw. zwei Kanäle, die 180 Grad 
phasenversetzt arbeiten. Dann ist dein Ausgang aber nicht mehr 
massebezogen. Für den Trafo sollte das aber kein Problem sein.

MfG
Falk

Autor: Helmut F. (Gast)
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Hallo nochmal,

ich habe jetzt ein wenig mit einer Gegentaktendstufe rumgespielt und 
habe eine mit vorhandenen Transistoren aufgebaut. Zum Einsatz kamen 
BD435 samt Komplementätyp, Dioden 1N4001 und als Widerstände R1 und R2 
jeweils 680Ohm. +UBetr=12V; -UBetr=GND

Es wäre nett wenn ihr meine folgenden Aussagen überprüfen könntet, ob 
das was ich mir gedacht habe stimmt.

Baue ich die Schaltung wie oben beschrieben auf, schneidet mir die 
Schaltung ein großes Eingangssignal(Sinus) bei 2,9Vs (bei 8Ohm ohmscher 
Last) ab. Grund hierfür ist der Stromverstärkungsfaktor des Transistors, 
oder?
Mit den Widerständen R1 und R2 stelle ich den maximal zulässigen 
Eingangsstrom der Transistoren ein, in meinem Fall etwa 8mA.
Wenn ich den zulässigen Eingangsstrom der Transistoren erhöhe, belaste 
ich meine Signalquelle mehr.

Würd mich über ne Antwort freuen.

Vielen Dank schonmal auch an Falk für die vorherige Antwort.

Gruß
HF

Autor: Helmut F. (Gast)
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Hallo Zusammen,

will nicht aufdringlich werden, sorry.
Stimmt die Annahme, dass es an den hfe Parameter der Transistoren liegt? 
Wenn ja, würde ich passende bestellen. Es ist immer so ärgerlich, wenn 
man bestellt und nachher doch was anderes braucht.

Ich danke euch.

Gruß
HF

Autor: Tom (Gast)
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> Man könnte einen integrierten Adioverstärker nehmen.
Z. B. könnte ein TDA2005 in Brückenschaltung  knapp reichen.

Autor: Helmut F. (Gast)
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Hallo nochmal,

ich hab die Gegentaktendstufe fertig und es klappt alles hervorragend. 
Die Schaltung arbeitet mit BD675 / 676.
Jetzt hab ich mir die Temperatur während des Betriebs angeschaut und die 
Transistoren werden um die 80°C warm.
Meine Sorge ist aber nun etwas was ich noch nicht absehen kann. Die 
Schaltung kommt nachher in ein Kunststoffgehäuse. Was passiert denn 
dann? Habt ihr damit Erfahrungen, oder muss man jetzt einen gewissen 
Platz auf der Platine freilassen um später ggf. einen Kühlkörper zu 
benutzen? Ab wann verwendet man eigentlich Kühlkörper? Erst wenn die 
Operating Temp. des Bauteils überschritten wird, oder bei 80% der 
Temperatur, ...
Gibt es hier irgendwelche Richtwerte die man beachten sollte.

Würde mich über eine Antwort freuen.

Gruß
HF

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Helmut F. schrieb:
> Jetzt hab ich mir die Temperatur während des Betriebs angeschaut und die
>
> Transistoren werden um die 80°C warm.


Haben die Transistoren einen oder zwei Kühlkörper? Und wen ja, welchen 
Wärmewiderstand (in K/W) hat dieser/diese?

Autor: Helmut F. (Gast)
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Hallo Andrew,

ich habe jetzt noch garkeinen Kühlkörper dran.

Gruß
HF

Autor: Ziff (Gast)
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Ja. die Transistoren sollten so kuehl haben wie moeglich. Denn nur dann 
kann man von einem stabilen Betriebspunkt ausgehen. Wieviel leistung 
wird denn verbraten? Ab eine gewissen Leistung sollte man auf ein 
Metallgehause gehen.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Helmut F. schrieb:
> Hallo Andrew,
>
> ich habe jetzt noch garkeinen Kühlkörper dran.
>
> Gruß
> HF

Mußt Du aber dranmachen .-)

Ja dann mach da einfach an jeden Deiner Transistoren einen 10Kk/W 
Kühlkörper dran.

Autor: Helmut F. (Gast)
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Hallo Ziff,

etwa 14W im Extremfall. Ich hab etwa 7Vrms und im Extremfall fließen 
etwa 2A.

Gruß
HF

Autor: Helmut F. (Gast)
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Andrew Taylor schrieb:
> Mußt Du aber dranmachen .-)
>
> Ja dann mach da einfach an jeden Deiner Transistoren einen 10Kk/W
> Kühlkörper dran.

Dank dir. Ich hab so Finkerkühlkörper gefunden. Die haben 27K/W. Dann 
müssen die ja reichen. Kannst du mir sagen ab wann sowas ein MUSS ist.
So wie Ziff schreibt hängt es ja von der Leistung ab. Gibt es da 
Erfahrungswerte die ihr mit mir teilen könnt/würdet?

Achso, die 14W werden nur kurzzeitig erreicht.

Ich danke euch schonmal.

Gruß
HF

Autor: Jens G. (jensig)
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7Vrms ? Rund 20V Upp. Das schafft man aber nicht mit 12V 
Betriebsspannung. Oder hast Du 'ne Brücke gebaut?
Die 14W sind aber nicht die Leistung, die die Transistoren verheizen, 
sondern gehen erstmal in die Last. Je nach Aussteuerung (verglichen mit 
der theoretisch max. Aussteuerung einer Gegentaktendstufe) liegen die 
Verluste aber in derselben Größenordnung. Da muß man die Verlustleistung 
ausrechnen, und zusammen mit der max. gewünschten Temperaturdifferent 
Transistorsperrschicht zu Umgebung haste dann den nötigen 
Wärmewiderstand (den maximalen).
Wenn dein Transistor aber wirklich nur 80°C ohne KK hat, dann ist er 
eigentlich noch im gemütlichen Bereich, also mehr als 1W scheint der 
wohl nicht zu verheizen. Und bei 1W ist die Sperrschicht im Inneren auch 
nicht viel heiser (nur 3,13°C). Wenn Du aber wirklich 14W an die Last 
abgibst, dann werden die Transistoren deutlich mehr heizen ...

Autor: Helmut F. (Gast)
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Hallo Jens,

vielen Dank für deine Antwort.
Ich habe die RMS Spannung am Ausgang mit dem Oszi gemessen. Ist mit DC 
Anteil.

Wenn ich also 14W an den Transistoren verheizen würde, müsste die 
Junction Temperatur also etwa 43,82°C wärmer sein als die Umgebung? Das 
heißt man richtet sich eigentlich nach dieser Rth J/C Angabe und 
versucht dieser entgegen zu wirken. Wenn man also alle anderen 
Wärmewiderstände vernachlässigen würde, bräuchte man nur einen 
Kühlkürper, der diesem Faktor entgegen wirkt, oder?

Vielen Dank nochmal.

Gruß
HF

Autor: Jens G. (jensig)
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"entgegenwirken" ist das falsche Wort. Du mußt einfach die Leistung 
abführen können, ohne daß das Gesamt-Temperaturgefälle von Sperrschicht 
zur Umgebungsluft zu groß wird, indem der Gesamtwärmewiderstand klein 
genug bleibt.
Das ganze läßt sich analog zur Elektronik berechnen bzw. sich 
vorstellen. Denn man kann es mit einer Konstantstromquelle gleichsetzen 
(heizende Sperrschicht - Wärmestrom), die ein paar Reihenwiderstände 
(Wärmewiderstände) speist. Dies erzeugt ein Spannungsgefälle über die 
Widerstände (Temperaturgefälle).

U = I*R (Elektrik)

ΔT = P*θ (Wärme)

Autor: Jens G. (jensig)
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die 43,82°C sind übrigens richtig bei 14W.

Autor: Helmut F. (Gast)
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OK, es hat zwar etwas gedauert, aber ich glaube ich habs.

Betrachtet man im Schaltbild vom BD676 das Diagramm 1, lässt sich dies 
auch ungefähr nachvollziehen. Ich habe einen RthJ/C von 3,13 K/W.
Somit ergibt sich bei 14W Verlustleistung eine Differenzspannung von 
43,82°C zwischen Gehäuse und Junction. Die Resultierende 
Junctiontemperatur liegt also bei 105° Gehäusetemp. bei etwa 148,82°C.
Das zeigt auch das Diagramm: Bei 105°C Gehäusetemperatur kann der 
Transistor nur noch etwa 15W sonst wird die Junction Temperatur 
überschritten.

Gehe ich jetzt von den 148°C Junction Temperatur aus und einer 
Umgebungstemperatur von 25°C, errechnet sich für den Kühlkörper ein Wert 
von:

Rthk = (148°C-25°C)/14W - 3,13°C/W - Übergang Gehäuse/Kühlkörper

Wenn ich den Übergang Gehäuse Kühlkörper weglasse komm ich also auf: 
5,66K/W

Stimmt das so? Was sind denn gängige Werte für den Übergang?

Gruß
HF

Autor: Jens G. (jensig)
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Jo - scheint zu stimmen.
Für den Übergang kann man wohl so um die 0.2-0,3 annehmen, wenn ohne 
Isolation (nur Wärmeleitpaste). Wenn mit Isolation, dann wohl so eher 
0,4 (Silicon) bis 0,8 (Glimmer), was aber auch vom Transistorgehäuse 
abhängt, wegen der unterschiedlich großen Übergangsfläche.

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