Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verstärker für hohe Ausgangsspannung


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von ... (Gast)


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Ich möchte einen Verstärker für Gleichspannung bauen, der am Ausgang 
relativ hohe Spannungen ausgeben kann. In der Simulation wird eine 
Eingangsspannung von +-10V auf +-100V verstärkt. Später soll daraus noch 
mehr werden. Die beiden Schaltungen im Anhang funktionieren, zumindest 
in der Simulation. Habt ihr noch Tipps, Verbesserungsvorschläge, 
Anregungen, um die Schaltungen zu verbessern, bevor ich eine Platine 
mache, um sie real zu testen?

: Verschoben durch Admin
von MaWin (Gast)


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Diese Symmetrie mit Q7/Q8 ist doof, denn die können niemals beide 
denselben Strom liefern.
Echte Audioverstärker sind auch nicht so gebaut.

In- und In+ sind hoffentlich nur Messpunkte.

Auch ist es ungünstig, den Ruhestrom nicht einstellen zu können, sondern 
je nach Temperatur einen anderen zu bekommen.

Natürlich merkt man das in der Simulation nicht.

Warum nicht ein PA240 oder LTC6090 ?

von ArnoR (Gast)


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> Diese Symmetrie mit Q7/Q8 ist doof, denn die können niemals beide
> denselben Strom liefern. Echte Audioverstärker sind auch nicht so gebaut.

Diese Symmetrie ist genau richtig und die können auch genau den selben 
Strom liefern, lass dir da mal nichts einreden. Der Leach-Amp (und gute 
Audio-Amps) ist genau so gebaut und vor ein paar Tagen war der für MaWin 
auch noch gut.

Was aber gar nicht geht, sind R10/R15/R16/R19/C1/C2. Und du wirst noch 
auf eine andere Art eine Überraschung erleben.

von Helmut S. (helmuts)


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Wie viele hundert Watt fallen in den Endstufentransistoren an? 300W? Ein 
Transistor allein kann das nicht.

von T. roll (Gast)


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Weshalb kommen die Leute bei Verstaerker immer auf Audio. Zumindest die 
Eingangswellenform sugeriert anderes.
Etwas mehr an spezifikation wuerde schon drinliegen. Bandbreite, 
Anstiegsgeschwindigkeit, Nennlast oder Impedanz, Eingangsimpedanz.. usw.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Schau dir auch mal die Schaltung von X- und Y-Verstärkern in 
Oszilloskopen an. Die liefern nicht besonders viel Strom, haben aber 
hervorragenden Frequenzgang und hohe Ausgangsspannungen.

von Wusel D. (stefanfrings_de)


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Alles symmetrisch aufzubauen garantiert noch lange nicht, dass die 
Schaltung sich symmetrisch verhält. Es sei denn, du selektierst wirklich 
exakt komplementäre Transistoren manuell. Da reicht es nicht, NPN/PNP 
Päärchen mit ähnlichen Artikelnummern zu kombinieren.

Ich würde dazu auf andere Methoden setzen, wie Regelung durch Feedback.

Dann ist mir noch aufgefallen, dass die BC327 / BC337 keineswegs 
geeignet sind. Sie vertragen nur 45V, du willst aber mit 200V (2x100V) 
arbeiten. .

Rechne mal durch, wie hoch die Ausgangsspannung bei maximalem Hub werden 
kann. Du bist da ziemlich weit von den 100V entfernt, hast also hohe 
Verluste. Soll das so sein?

Bist Du sicher, dass an den Dioden D1-D4 genug Spannung abfällt? Es muss 
etwas mehr sein, als an den B-E Strecken der Transistoren. Ansonsten 
wird kein Ruhestrom fließen. Es darf aber auch nicht zuviel sein. Wo 
wird der Ruhestrom geregelt? Ich vermisse zumindest ein Trimmpoti. Wo 
ist die Temperatur-Kompensation? Die Transistoren werden wärmer, als die 
Dioden und dann steigt der Ruhestrom. Und dann steigt die Temperatur 
noch weiter an -> Teufelskreis.

von Sascha W. (arno_nyhm)


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Es fehlen noch ein paar wichtige Angaben um eine Empfehlung zu 
treffen...
Wie steht es mit der benötigten Bandbreite des Verstärkers? Und der 
Ausgangsstrom? Art der Last - also kapazitiv (Piezo), induktiv oder rein 
resistiv? Das wären die zentralen Fragen.

Allgemein kann ich Dir nur schon dazu raten einen Operationsverstärker 
einzusetzen. Apex Microtechnology hat auf jeden Fall den passenden OpAmp 
für die Anwendung: http://www.apexanalog.com/
Einige andere Herstelle haben inzwischen auch Hochspannungs-OpAmps im 
Lieferprogramm - jedenfalls wenn die Spannung nicht in den kV-Bereich 
geht sondern es sich nur um knapp 100V handelt.
Wenn der Verstärker mehr Strom liefern muss, dann ist es eine gute 
Möglichkeit so einem OpAmp einfach eine Stromverstärkungsstufe 
nachzuschalten. In der einfachsten Variante braucht es eben ein 
komplementäres NPN/PNP-Transistorpaar (oder auch p-/n-Channel-FETs). 
Aber selbst bipolare, komplementäre Transistorpärchen lassen sich für 
recht hohe Ströme (~10A) und entsprechend hohen Spannung (>400V) 
problemlos auftreiben.
Ansonsten, FETs gibt es in dem Spannungs/Leistungsbereich ja zur genüge 
- man muss nur darauf achten keine Trench-FETs zu benutzen, die nicht 
gut damit klarkommen im linearen Bereich betrieben zu werden.

Die Hochspannungs-OpAmps von Apex sind zwar nicht gerade günstig, aber 
wenn ich mir anschaue was für eine komplexe Schaltung Du gedenkst 
aufzubauen, kommst Du selbst mit den teureren Vertretern der Apex-OpAmps 
im Endeffekt sicher günstiger bei weg. Wobei die OpAmps für den von Dir 
vorgegebenen Spannungsbereich gar nicht so teuer sind - aber ohne mehr 
Daten (Bandbreite, Ausgangsstrom, ...) kann ich zu nichts konkretem 
raten.

Ich habe übrigens meine eigenen Erfahrungen mit Hochspannungsverstärkern 
gemacht - dazu noch ausgelegt für recht garstige Lasten - Piezos.
Ich habe in der ersten Version eine recht eigenwillige Konstruktion mit 
zwei N_Kanal FETs (oder waren es bipolare NPN-Transisoren?!) und 
separater Ansteuerung der beiden realisiert, durchgängier 
Klasse-AB-Betrieb.
Die Anforderungen waren recht diffus - der Verstärker wurde für bis zu 
350V(unipolar) ausgelegt, wird letztendlich aber nur bis 120V betrieben 
und macht auch nicht mehr als eine bandbreitenbegrenzten Impuls mit 
beliebieger Länge (~100µs Anstiegs/Abfallzeit und eine Impulslänge von 
minimal einigen Millisekunden) auszugeben - eben auf einen Piezo. Ist 
natürlich recht suboptimal, die ganze Topologie - Versorgungsspannung 
von 300V für einen Impuls mit max. 120V...
Naja, die zweite Version (anderer Einsatzzweck) ist eine optimierte 
Weiterentwicklung welche in etwa den selben Impuls ausgeben soll (mit 
der gleichen Last, ein recht hochkapazitiver, dazu mechanisch stark 
belasteter, Piezo. 120V Impulsspannung mit einem maximalen Strom von 6A.
Dieser Verstärker soll im Labor aber auch für andere Aufgaben einsetzbar 
sein - ich hatte noch ein paar PA85 von Apex zur Hand und habe deshalb 
beschlossen die maximalen Betriebsparameter auf jene des PA85 
auszulegen, zudem bipolare Ausgangspulse zu ermöglichen.
Die Stromverstärkerstufe ist mit komplementären Bipolartransistoren 
aufgebaut, hier mögliche Modell (die auf für Deinen Verstärker in Frage 
kämen, wenn ein entsprechender Strom gefordert ist):
1. Wahl - MJL4281A (NPN), MJL4302A (PNP) - 350V/15A
2. Wahl - MJW0281A (NPN), MJW0302A (PNP) - 260V/15A
3. Wahl - MJW3281A (NPN), MJW1302A (PNP) - 230V/15A

Grüße
Sascha

von oszi40 (Gast)


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Sascha W. schrieb:
> Apex

Im Jahrtausend des 709 hat man als Ersatzlösung den OPV "schwimmend" 
betrieben.

Solange der TO... sich nicht zum Verwendungszweck äußert, werden wir 
auch kaum herausbekommen ob er evtl. 500€ für einen OPV ausgeben möchte.
http://www.apexanalog.com/products/power-operational-amplifiers/

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