Netzteil für Klasse-D Audioverstärker

[TDA2016 (Gast)]

Hallo,

ich habe mir folgende Aufgabe gestellt: Ich würde gerne einen 
Audio-Verstärker für ca. 2x100+W bauen. Als Verstärker IC benutze ich 
einen TDA8950J unter Anderem wegen der Bauform da ich die Platinen 
selbst ätzen werde und ich auf SMD auch gerne verzichten kann.

Allerdings bin ich bezüglich Netzteil recht unsicher.

Mein Ansatz wäre gewesen:

230VAC -> Sicherung -> Ringkerntrafo mit Mittenanzapfung 
(230VAC<->2x25VAC) -> Brückengleichrichter -> Glättungselkos an 
positiver und negativer Spannungsversorgung -> +- ~35VDC

Meine Frage ist nun folgende.
Auf welches zulässige Ripple sollte man den Glättungselko 
dimensionieren?
Ein Klasse D Verstärker hat ja keine Gleichtaktunterdrückung und somit 
würden sich Schwankungen in der Versorgungsspannung direkt auf das 
Audiosignal fortpflanzen (da ja dann die Ausgangsspannung der PWM auch 
nicht konstant ist), richtig?
Um die Schwankungen dann aber gering zu halten würde man eine sehr sehr 
sehr große Kapazität benötigen.

Würdet ihr noch weitere Filter bzw. Stabilisierungsmaßnahmen vorsehen?

[MaWin (Gast)]

TDA2016 schrieb im Beitrag #4535025:
> Ein Klasse D Verstärker hat ja keine Gleichtaktunterdrückung

Echt nicht ?

Also laut Datenblatt schlechtestenfalls 60dB, in Mono-BTL 75dB.

Damit man eine Signalqualität von besser 100dB bekommt, müsste die 
Versorgungsspannung geregelt sein, richtig.

Das kann man bei einem Eisentrafonetzteil durch eine nachfolgende 
Emitterfolgerstabilisierung machen, oder beim Schaltnetzteil durch eine 
Filterung der Ripple-Frequenz.

      +---|>|---+--|>|---------+----+
      | 1N4004  | 1N4004       |    |
      |        25uF          100uF 2k7
      |         |              |    |
 o--+ +------+--(--|>|--+--+---)----)-------+
    | |      |  |       |  |   |    |       | NPN Leistungs Darlington
    S:S      |  +--|>|--+  |   |    +---+--|< BDW83 o.ä. auf Kühlkörper
    S:S 30V~ |  | KBPC    25mF |    |   |   |E
    S:S      |  | 2502     |   |  ZD37 47uF +-- +35V
    S:|      |  | o.ä.     |   |    |   |  2m2F
    S:+------)--)----------+---+----+---+------ Masse
    S:|      |  |          |   |    |   |  2m2F
    S:S      |  |          |   |  ZD37 47uF +-- -35V
    S:S 30V~ |  |         25mF |    |   |   |E
    S:S      +--)--|<|--+  |   |    +---+--|< BDW84 o.ä. auf Kühlkörper
    | |      |  |       |  |   |    |       | PNP Leistungs Darlington
 o--+ +------(--+--|<|--+--+---(----(-------+
      |      |                 |    |
      |     25uF             100uF 2k7
      |1N4004|   1N4004        |    |
      +--|<|-+-----|<|---------+----+

[TDA2016 (Gast)]

Hallo MaWin!

Danke für deine Hilfe!

Okay, soweit habe ich nicht nachgelesen, ich habe soweit eigentlich nur 
über das Funktionsprinzip nachgedacht, sorry!

Nachdem ich deine Schaltung auf Papier aufgezeichnet habe wird mir die 
Funktionsweise bewusst!

Auf den 25mF Kondensatoren liegen dann näherungsweise die 30VAC*sqrt(2) 
an, an der Basis des Transistors 37VDC einer Z-Diode, und die 
Emitterfolgerschaltung "hält" dadurch die 2.2mF auf 37VDC - Ube = 
~35VDC, richtig?

Für 25mF ist es wahrscheinlich am sinnvollsten einige Kondensatoren 
parallel zu schalten, da diese immerhin 30VAC*sqrt(2) = ~42VDC aushalten 
müssen?

[oldeurope O. (Gast)]

TDA2016 schrieb im Beitrag #4535025:
> Ein Klasse D Verstärker hat ja keine Gleichtaktunterdrückung und somit
> würden sich Schwankungen in der Versorgungsspannung direkt auf das
> Audiosignal fortpflanzen (da ja dann die Ausgangsspannung der PWM auch
> nicht konstant ist), richtig?
> Um die Schwankungen dann aber gering zu halten würde man eine sehr sehr
> sehr große Kapazität benötigen.

Ich vermute mal Du meinst Modulation.
Bei konstanter PWM wird das Ausgangssignal von der Betriebsspannung
amplitudenmoduliert.
Es gibt Schaltungen in denen der PWM-Modulator passend gegenmoduliert
wird. Auch eine Gegekopplung hilft.

Das erkenne ich aus dem Datenblatt nicht, deshalb würde ich
einen Versuchsaufbau machen und das testen.


Mein Favorit: Lautstärke über die Betriebsspannung einstellen.
Damit erreicht man einen besseren Wirkungsgrad.
Dieser ist beim damp ja nur dann gut, wenn er auch beansprucht wird.

LG

[Klaus R. (klara)]

MaWin schrieb:
> Damit man eine Signalqualität von besser 100dB bekommt, müsste die
> Versorgungsspannung geregelt sein, richtig.
>
> Das kann man bei einem Eisentrafonetzteil durch eine nachfolgende
> Emitterfolgerstabilisierung machen,

Da hat man einen Class D Verstärker mit einem guten Wirkungsgrad und 
heizt ihn mit einem linearen Netzteil ein. Na ja.
mfg klaus

[Klaus R. (klara)]

TDA2016 schrieb im Beitrag #4535099:
> Für 25mF ist es wahrscheinlich am sinnvollsten einige Kondensatoren
> parallel zu schalten, da diese immerhin 30VAC*sqrt(2) = ~42VDC aushalten
> müssen?

Datenblatt:
VP supply voltage Operating mode [2] max. ±40 V

Also, ich würde nicht über +/-42V gehen. Dazu kommt, das Stromnetz hat 
auch schon mal etwas mehr als 230V.

Ich habe einen Class D Verstärker mit dem TAS5630B von TI. Der ist für 
50V ausgelegt. Ich werde ihn mit 48V betreiben und nehme da ein Mean 
Well Schaltnetzgerät. Obwohl Du eine symmetrische Spannung hast, 
solltest Du mal prüfen ob bei Dir zwei Schaltnetzgeräte je 35V infrage 
kommen.
mfg klaus

[TDA2016 (Gast)]

@OXI Tagdesnein:
Ich wollte auf den Spannungsabfall der Versorgungsspannung hinaus, 
wodurch ja die Amplitude der des PWM Signals ebenfalls sinkt, und somit 
wird der anschließende Filter zwar mit "richtigen Duty-cycles" geladen 
aber ich bin unsicher wie groß der Einfluss der Schwankung der Amplitude 
des PWM Signals auf die Klangqualität ist.

Aber ich werds mit der Emitterfolgerstabilisierung versuchen, habe das 
gerade simuliert und das sieht sehr gut aus! - Danke nochmals MaWin!


@klara
Wenn ein Klasse AB-Verstärker von der Qualität wirklich hörbar besser 
ist und ich ohnehin mit dem Netzteil heize, bin ich in Versuchung 
überhaupt eine kleine Heizung zu bauen und einen AB-Verstärker zu 
verwenden :D
Auch wenn dies zuerst nicht mein Ziel war.

Ich habe mich mit den 42VDC auf die Spannungsfestigkeit der 
Kondensatoren bezogen, an den Ausgängen wird die Spannung ja mittels 
Emitterfolger (Referenz durch Z-Diode) auf 35VDC "geregelt"!
Allerdings ist dein Hinweis mit der Schwankung im Stromnetz sehr 
hilfreich. Ich hätte dies schlichtweg nicht bedacht, danke!