Ich arbeite gerade an einer 5-Kanal-Endstufe mit 5xTDA7293. Zur Versorgung brauche ich +-35V bei je 5A, die aus normaler Netzspannung gewonnen werden sollen. Bei meinen Recherchen las ich aber oft, dass die Regelung von gewöhnlichen Schaltnetzteilen mit der extrem variierden Stromaufnahme von Audiostufen große Probleme hat. Ist an diesem Vorurteil bezüglich der Regelung etwas dran? Und wie kann man dieses Problem umgehen?
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Hi. Ich würde von einem Schaltnetzteil abraten. Ein konventionelles Netzteil klingt einfach besser.
Nein, die Regelung ist nicht das Problem, das Problem ist, daß Musik sehr impulsförmig ist. Der TDA7293 begrenzt den Strom erst bei typisch 6.5A, maximal 10A, und liefert in einigen lauten Musikpassagen damit auch deutlich mehr als die 100W, mämlich auch mal 650W. Nicht auf Dauer, klar, damit bekäme er Kühlproleme die ja schon ab 65W einsetzen, aber Musik hat halt mässige Dauerleistung und nur kurze Spitzen. Die, wenn sie nicht durchkommen, zu schlechter Wiedergabequalität führen. Das schöne bei konventionellen Netzteilen ist: Sie haben einen Siebelko und der liefert kurzzeot auch immens viel Strom, und selbst Gleichrichter und Trafo sind einige Zeit dramatisch mehr belastbar, als der Dauernennstrom des Netzteil vermuten lässt. Für 5xTDA7293 wäre als ein 2 x 32V / 8.2A = 525VA konventionelles Netzteil ausreichend, aber ein Schaltnetzteil müsste nicht auf den Mittelwert, sondern auf die mögliche Spitzenverbrauch ausgelegt werden, weil es eben NICHT überlastet werden darf und NICHT per Siebelko mal eben für 1/100 Sekunde unendlich viel Power hat (die Siebelkos müssen dort nur 1/100000 Sekudne reichen). Macht für 5xTDA7293 2 x 45V / 32.5A = 2925 Watt. Das wird teuer. Ein konventionelles Netzteil passt also viel besser zur eher thermische begrenzten Leistung von Musik als ein Schaltnetzteil. Erst bei grossen Endstufen wo der Trafo wirklich zu schwer würde baut man Schaltnetzteile. Die stehen dann typisch auch auf der Bühne und laufen sowieso nur am Anschlag.
Genau diese ständigen Spitzenleistungen meinte ich mit extrem variierender Stromaufnahme. Kann man nicht ein Schaltnetzteil ebenfalls mit Elkos von etwa 10mF unterstützen, solange für den Start eine Art Sanftanlauf eingebaut wird? Zb ein Leistungswiderstand der nach dem laden über eine gewisse Spannung von einem Fet gebrückt wird?
Was spricht dagegen einen Siebelko zwischen Endstufe und Schaltnetzteil einzubauen?b
Sven schrieb: > Ich würde von einem Schaltnetzteil abraten. > Ein konventionelles Netzteil klingt einfach besser. Ja, man könnte natürlich mittels DSP die Schmutzeffekte einer 50Hz-Gleichrichtunng mit all ihren Oberschwingungen im hörbaren Bereich künstich reinspielen, dann könnte man auch mit einem Schaltnetzteil eine konventionelle Netzteilstufe simulieren, wenn man der Meinung ist: "klingt einfach besser". Man könnte ja noch ein paar dB unter dem Nutzpegel diverses Rauschen einfügen, je nach Laune und virtueller Schallplatte. Ansonsten verzichtet man auf Esotherik und verwendet (falls man möchte - Gewicht? Kosten? vs. Entwicklungszeit?) ein Schaltnetzteil mit stabiler, schneller Regelung. Die Schaltfrequenz ist in jedem Fall viel höher als die Audiosignale, und somit niemals hörbar, egal wie schlecht die Endstufe und Filterung auch immer sein mag. Alles nur ein regelungstechnisches Problem um die Spannung in der Toleranz zu halten (was ja recht großzügig ausgelegt werden kann) Und wie du und andere schon sagten, selbst wenn man sich es nicht zutraut ein überlastfähiges SNT zu bauen, kann man ja immernoch einen x-mF Elko einbauen. Softstart kann man natürlich einbauen, aber in dem Fall muss wohl aufgrund der Belastungdformen die Regelung über den gesamten Bereich so stabil sein, dass sie auch mit einem Einschalt-Sprung zurecht kommen sollte.
S. Matlok schrieb: > Softstart kann man natürlich einbauen, aber in dem Fall muss wohl > aufgrund der Belastungdformen die Regelung über den gesamten Bereich so > stabil sein, dass sie auch mit einem Einschalt-Sprung zurecht kommen > sollte. Ich wollte für die Entwicklung des SNTs auf einen integrierten Controller zurückgreifen und dessen Regelung könnte die große Kapazität für einen Kurzschluss halten und abschalten, darum die Idee mit dem Sanftanlauf. Welche SNT-Topologie würdet ihr für diesen Einsatz empfehlen? Und welchen Controller?
>Die Schaltfrequenz ist in jedem Fall viel höher als >die Audiosignale, und somit niemals hörbar, egal wie schlecht die >Endstufe und Filterung auch immer sein mag. Ja ja träume doch bitte weiter, es soll auch soetwas wie ein niederfrequentes Signal geben, dessen Grundschwingung um ein vielfache hochfrequenter ist.
huhu schrieb: >>Die Schaltfrequenz ist in jedem Fall viel höher als >>die Audiosignale, und somit niemals hörbar, egal wie schlecht die >>Endstufe und Filterung auch immer sein mag. > > Ja ja träume doch bitte weiter, es soll auch soetwas wie ein > niederfrequentes Signal geben, dessen Grundschwingung um ein vielfache > hochfrequenter ist. "Es soll soetwas wie Blabla geben" ^^ köstlich ;-) Evtl meinst du Subharmonische durch die Regelung? Oder Schleifeneffekte in einer Peak-Current Regelung? oder oder oder..
Nikola Tesla schrieb: > Ich wollte für die Entwicklung des SNTs auf einen integrierten > Controller zurückgreifen und Integrierter Controler ist sicher guter Ansatz wenn man sich Zeit und Nerven sparen will. dessen Regelung könnte die große Kapazität > für einen Kurzschluss halten und abschalten, darum die Idee mit dem > Sanftanlauf. Ja, darum darf die Regelung ja auch bei Großsignalsprüngen keine riesenwerte am Ausgang haben. Stichwort Limitierung einzelner Regelungsparameter. Bei Überlast könnte die Schaltung z.B. in einen Konstantstrom-Modus gehen, womit sich das Problem erledigt hat. Siehe auch Anti-Windup für I-Anteil (wobei der hier wohl nicht gebraucht werden wird) > > Welche SNT-Topologie würdet ihr für diesen Einsatz empfehlen? > Und welchen Controller? Uff, hab ich keine konkrete Empfehlung. Die Aufgabe ist wohl mit fast jeder Topologie möglich. Ich würde mir evtl. erstmal Gedanken über einen Forwardwandler machen, den ich im DCM betreibe. DCM deshalb, um in jeder Schaltperiode zwischen 0% udn 100% Regeln zu können. Für die Speicherdrossel würde ich mir ein gutmütiges Material suchen, was keine steile Sättigungskurve zeigt um Überlastfähigkeit zu ermöglichen. Controler würde ich die üblichen Verdächtigen (NXP, TT, etc..) abgrasen und schauen mit welchem man was anfangen kann.
S. Matlok schrieb: > Ich würde mir evtl. erstmal Gedanken über einen > Forwardwandler machen, den ich im DCM betreibe. DCM und BCM. Also bei niedriger Leistung einhalten einer Maximalfrequenz durch DCM, im Nennlastbereich und besonders für Überlast dann Frequenzvariabel BCM. Meistens ist ein Forwardwandler in vielen Appnotes für CCM ausgelegt, wobei man dann eben Probleme mit der Überlastfähigkeit und der Regelstabilität hat (ASM ergibt hierbei ein schwingfähiges PT2-System, gut linear beschreibbar, aber mit ungekannter Last ungünstig zu Regeln, gefahr von Windup des Stromes bei Überlast/sättigender Drossel). Aber sicher auch möglich :-)
> Was spricht dagegen einen Siebelko zwischen Endstufe und > Schaltnetzteil einzubauen? Wie gross soll der sein ? Die "Überlastung" (d.h. Musikimpulse lauter als der Mittelwert) können länger dauern, länger als die 1/100 Sekunde, die der Siebelko im konventionellen Netzteil durchhalten muss (dem dann gleich der Netztrafo mit massivem Ladestrom aufhilft). Selbst wenn wir nicht die minutenlange thermische Trägheit eines konventionellen Netzteils durch den Elko simulieren wollen, sondern nur die thermische Trägheit des ICs, müsste man wohl schon mehrere Sekunden überbrücken, also mehr als 100F bei 50V einbauen.
MaWin schrieb: >> Was spricht dagegen einen Siebelko zwischen Endstufe und >> Schaltnetzteil einzubauen? > > Wie gross soll der sein ? Hmm, da müsste wohl geklärt werden ob der Verstärker überhaupt in diesen "Musik-Schranz-Kratzmodus" getrieben werden soll. Eine Überlast von mehr als 1/10 Sekunde ist ja nicht nur mal ein Paukenschlag, sondern ein verzerrtes Gedröhne, auch bei linearem Netzteil. Man hört hierbei ja auch in Form von Scheppern, wie du schon sagtest, das Nachladen des Elkos. Evtl einfach eine Überlast von 150% für ein paar Sekunden, kombiniert mit thermischer Überwachung, einplanen und dafür ein Limiter bauen, welche die Musik auf überhaupt brauchbare Pegel herunterregelt, falls die Virtuosität des DJ's oder des Schnittes des Action-Blockbusters durchgeht :-) ? Einsatzzweck..?!
Direkt kann man die HF Störungen nicht hören, aber die HF Störungen können an nicht so guten Vrstärkern demoduliert werden. Man kann so indirekt die modulation der HF Störungen höhren, z.B. als Übersprechen auf andere Kanäle. Wirklich störend wird das aber in der Regel nicht sein, wer braucht schon 120 dB Kanaltrennung - die LPs kamen kaum auf 30 dB. Ein einfaches Netzteil mit Trafo, Gleichrichter und Elkos hat auch so seine Probleme. Es treten ohne Drossel an den Elkos / Gleichrichtern ziehmlich hohe Strompulse auf, und die können Induktiv in den Verstärker einkoppeln. Dann hat man Störungen bei 50Hz 100 Hz 150 Hz und all Oberwellen. Außerdem wird auch der Trafo damit nie ganz Lautlos sein - das Brummen/Summen des Trafos kann zur wesentlichen Störquelle werden. Nicht elektrisch, sondern direkt akustisch. Mit großen ( >70 W) konventionellen Netzteilen hat man ein Problem die Vorschriften zum Leistungsfaktor einzuhalten (wenn man die nicht wie oft einfach ignoriert). Man wird da also als allermindeste zusätzlich zu den normalen Schaltungen noch eine realtiv große Drossel brauchen und bekommt damit eine ungewollt weiche Ausgangsspannung. In der Regel läuft es dann auf aktives PFC hinaus. Damit hat man auch wieder einen Schaltregler drin, der allerdings bei kurzen Spitzen ggf. Übergangen werden kann, dann aber mit einem Einbruch der Spannung um einige 10%. Auch ein SNT das für die Spitzenlast ausgelegt ist, muß nicht so teuer werden. Auch beim SNT kann die Spitzenleistung größer als die Dauerleistung sein, und größere SNTs werden nicht so viel teurer.
Der Verstärker wird keinesfalls an seine Grenzen getrieben, obwohl der TDA7293 nach meinen Messungen auch Problemlos etwa 80Wrms in 8Ohm schiebt sofern man ihn entsprechend kühlt. Ich habe ihn für diese Messung an einen alten CPU-Kühler aus Athlon XP-Zeiten geschraubt, die Last war ein 8Ohm Leistungswiderstand. Aber warum muss man sich denn nun überhaupt um überlastung des Netzteils sorgen wenn ein 10mF-Kondensator als Puffer bereitsteht? Eine weitere Idee kam mir vorhin noch: Was würde passieren wenn man einen HF-Trafo mit festem Tastverhältnis betreibt, also wie einen normalen NF-Trafo, nur mit höherer Frequenz? Dadurch hätte man doch ein Verhalten wie ein normales Netzteil nur ohne Frequenzen im höhrbaren Bereich, geringe Größe und geringes Gewicht?
Nikola Tesla schrieb: > Aber warum muss man sich denn nun überhaupt um überlastung des Netzteils > sorgen wenn ein 10mF-Kondensator als Puffer bereitsteht? Ja, das kommt auf die Art der "überlast" an. Kurze Pulse lassen sich mit einem Elko wegpuffern, längere Passagen dagegen nur mit einem Überlastfähigem Netzteil, welches nicht sofort abschaltet.
Hallo Nikola, lass Dich nicht beirren. Ein Schaltnetzgerät wäre für Deinen Zweck schon eine gute Lösung. Ich habe mich seit Mai mit diesem Thema beschäftigt. Eine gute Quelle für Ideen ist: http://www.diyaudio.com/forums/power-supplies/ Dort findest Du alles mögliche. Einige Verrückte bauen sogar Schaltnetzgeräte im KW - Bereich. Wenn Du so ungefähr weisst was Du bauen willst, dann wird Dir diese Seite helfen: http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html Ein gängiger Controller ist der SG3525. Du wirst unter diyaudio eine ganze Menge Schaltungen finden. Ich habe mich für einen Halbbrücken- Durchflusswandler entschieden. Die Schalttransistoren müssen da nur die einfache Spannung schalten können. Der IRFP460a ist da ein gängiger MOSFET. Reichelt hat den IRFP460, Der IRFP460a (Conrad) ist aber besser im Schaltverhalten, kostet aber auch etwas mehr. Ich muss dazu noch erwähnen, dass ich das Schaltnetzteil mit LTSpice simuliert habe. Ohne Simulationen würde ich so ein Projekt nicht mehr angehen wollen. Nicht zuletzt deswegen habe ich mich auch für den UC3825 als Controller entschieden. Ein sehr guter Artikel ist: http://focus.ti.com/lit/ml/slup083/slup083.pdf Ich brauche ebenfalls zwei Sekundärspannungen. In der Simulation fing ich mit 1000uF bei den Ladeelkos an. Dann habe ich die konstante Last durch wechselseitig geschaltete Widerstände ersetzt um so einen 50 Hz - Rechteck zu simulieren. Es stellte sich heraus, das Schaltnetzteil lieferte brav die konstante Spannung über (+UB)-(-UB), aber der belastete Teil baute ab und der unbelastete nahm an Spannung zu. Hier helfen nur grössere Ladeelkos, mindestens 4700uF besser 10000uF bei ca. 7 A. Primär habe ich 470uF/400V und 2 x 470uF/400V getestet. 470uF sind etwas wenig. Die Spannung bricht dann ziemlich ein. Das kann man zwar ausregeln lassen, aber besser sind 2 x 470uF/400V. Bei Schaltnetzteilen muss man auf den zulässigen Rippel achten. Sekundär hab ich da keine Probleme. Die Speicherdrosseln begrenzen Stromspitzen. Primär geht aber das Netz voll auf die Ladeelkos. Da treten Ströme auf die ich so nicht für möglich gehalten habe. Einschaltspitzen von 30A und mehr sind da üblich. Auch hinterher, wenn die Elkos geladen sind, bleibt es kritisch. Die Halbwelle ist 10 ms lang. Geladen werden die vollen Elkos nur 2-3 ms lang. Entsprechend hoch ist der Strom, 3-4 mal so hoch wie der Dauerstrom. Deshalb habe ich mich auch für ein PFC, zu deutsch: Leistungsfaktor- Vorregelung) entschieden. Hier ist der LT1238 für mich der Favorit. Unter LTSpice ist der Controller sogar mir einer fertigen Schaltung zu finden. Mit PFC reichen mir 470uF/400V. Ich stelle die Spannung auf max. 370 V ein. Ein sehr guter Lieferant für Ferrite und HF-Litze ist: http://www.spulen.com/ Ach so, PFC und Halbbrücken-Durchflusswandler lasse ich mit 200 KHz laufen. 300 KHz wären vielleicht auch möglich, jedoch möchte ich es nicht übertreiben. In der Simulation sieht man das der IRFP460a so an die Grenzen kommt. Gruss Klaus.
> Aber warum muss man sich denn nun überhaupt um überlastung des > Netzteils sorgen wenn ein 10mF-Kondensator als Puffer bereitsteht? Ganz einfach: Mein Text war die technische Hintergrunderklärung für Sven's: > Ich würde von einem Schaltnetzteil abraten. > Ein konventionelles Netzteil klingt einfach besser. Und daß 10mF nicht reichen, hab ich dann in Beitrag "Re: Schaltnetzteil für Audio.Endstufe" erklärt. Für guten Klang musst du das SNT grosszügig auslegen. Kann man machen.
Nikola Tesla schrieb: > Eine weitere Idee kam mir vorhin noch: Was würde passieren wenn man > einen HF-Trafo mit festem Tastverhältnis betreibt, also wie einen > normalen NF-Trafo, nur mit höherer Frequenz? Theoretisch möglich, wird aber nur bei kleinsten DCDC-Wandlers so gemacht > Dadurch hätte man doch ein Verhalten wie ein normales Netzteil nur ohne > Frequenzen im höhrbaren Bereich, geringe Größe und geringes Gewicht? Ja, mit all den Nachteilen: - Nachladespitzen an den Flanken, welche für relativ hohe Schaltverluste in den Mosfets sorgen. Benötigt daher auch wieder größeren Kühlkörper. - Störungen im NF-Bereich werden von Verstärker direkt an das Stromnetz weitergegeben und umgekehrt! - Du hast eine ungeregelte Ausgangsspannung - Hohe Welligkeit der Ausgangsspannung durch das 50Hz Gleichrichten - Du brauchst einen größeren Glättungskondensator am Eingang um die Spannung einigermaßen konstant zu halten - Jede EMV-Richtlinie um Faktor x100 gesprengt - Du brauchst 4 Mosfets statt 2 oder 1nen sowie deren Treiber/Ansteuerung. Dagegen bräuchte man "nurnoch" eine geeignete Drossel am Ausgang und eine Regelung im Bauteilwert von 50 cent, und schon hat man einen Luxus-(Vollbrücken)-Vorwärtskonverter. Es macht unterm Strich keinen Sinn auf das letzte Bauteil zu verzichten und sich damit viele Nachteile einzuhandeln.
Hallo WaWin, zumindest für mein Schaltnetzteil, einen Halbbrücken- Durchflusswandler, sind 10mF für 7A Last ausreichend. Das Schaltnetzteil pumpt ja auch während der Entladung Strom in diesen Zweig. Der andere Zweig wird natürlich stärker aufgeladen. Nach 10ms läuft +Ub von 90V auf 90,8V wobei -UB auf 89,2V geht und das bei 7A. Würdest Du für +UB und -UB je ein extra Schaltnetzteil einsetzen, so hättest Du einen linearen Verlauf. Das heisst, ich kann dann mit der Kapazität des Ladeelkos heruntergehen. Hier spielt aber der zulässige Rippel wieder eine Rolle. Ich denke aber 2,2mF - 3,3mF müssten genügen. Aber mal was anderes zum Thema. Warum packt man 47mF und mehr in klassische Netzgeräte? In der Regel sind diese Anlagen hochwertig. Der PSRR (Power Supply Rejection Ratio) liegt beim LME49830 zum Beispiel bei 105 dB. 100 dB sind 10E5. Das hiesse in meinem Fall, 0,8V/10E5 = 0,9µV. Wer kann schon 0,8µV an 8 Ohm bei 50 Hz hören? Gruss Klaus.
> zumindest für mein Schaltnetzteil, einen Halbbrücken- > Durchflusswandler, sind 10mF für 7A Last ausreichend. Um die Spannung bei Nennlast aufrechtzuerhalten. > Aber mal was anderes zum Thema. Warum packt man 47mF und mehr in > klassische Netzgeräte? Je nach Strom. > Wer kann schon 0,8µV an 8 Ohm bei 50 Hz hören? Kommt drauf an wie weit man verstärkt. Klaus, du hast ein Netzteil gebaut, Schön. Du hast es auf eine bestimmte Leistung ausgelegt, Schön. Es funktioniert bis zu der leistung und wird darüber einbrechen. Das ist normal. Die Frage ist, ab wann das auslegungsgerecht passiert: Bevor der Audioverstärker einbricht oder danach ? Alles was ich schrieb war, daß ein SNT dicker ausgelegt sein muß als man erwartet, weil es im Gegensatz zum konventionellen Netzteil nicht so viele Reserven hat.
Hallo MaWin, ich habe das Schaltnetzteil nach Schmidt-Walter ausgelegt. http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html Dort sind gewisse Reserven eingerechnet. Das betrifft in erster Linie Unter- und Überspannung des Netzes. Gleichzeitig erlaubt es bei Normalspannung eine Überlast. Netzschwankungen regelt ein konventionelles Netzgerät nicht aus. >> Wer kann schon 0,8µV an 8 Ohm bei 50 Hz hören? >Kommt drauf an wie weit man verstärkt. Die Verstärkung erledigt der Treiber, z.B. der LME49830. Diese Versorgungsspannung kann man leicht stabilisieren. Dazu genügt schon eine Diode mit anschliessender Siebung. Die Powerstufe hat eine Spannungsverstärung von <= 1. Also bliebe es bei 0,8uV am Ausgang. Gruss Klaus.
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