Verluste im Leistungsoperationsverstärker

[kobalt_01 (Gast)]

Hallo zusammen,

wir haben uns an der Uni die folgende Frage gestellt. Ich habe dazu im 
Anhang ein Bild hinzugefügt.
Zwei Leistungs-Operationsverstärker versorgen eine 10 Ohm Last (z.B. 
Motor).

Im oberen Teil haben beide Operationsverstärker eine duale 
Versorgungsspannung von +-15V. Um 1A durch die 2x5Ohm zu treiben, 
benötigt man einen Spannungsunterschied von 10V. Also kann man am OP1 5V 
einstellen und am OP2 -5V. Die Leistungsbetrachtung habe ich daneben 
notiert. 10W am OP1  und 10W am OP2.


Im unteren Teil ist derselbe Aufbau dargestellt, jedoch mit einer 
einfachen Spannungsversorgung +15V und GND. Dort kann ich am OP1 12V und 
am OP2 2V einstellen, um die 10V Differenzspannung zu kriegen.

Muss ich nun für die Leistungsbetrachtung des OP2 im zweiten Beispiel 
(15V-12V)*1A oder 2V*1A für die Verlustleistung rechnen??

Vielen Dank

[oszi40 (Gast)]

Ganz so einfach wirds wohl nicht, da über die Transistoren noch etwas 
Spannung abfällt. 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Idealisiertes_Modell_eines_OPV

[kobalt_01 (Gast)]

Was meinen Sie da genau? Dass zusätzliche Verluste dazukommen oder dass 
man es nicht schafft die Spannung einzustellen, da kein Rail-to-Rail?
Ich gehe da erstmal ganz vereinfacht an die Sache und will vor allem 
wissen wie es mit der Verlustleistung am unteren OP aussiehst.

[Lurchi (Gast)]

Die Rechnung mit der Verlustleistung kommt schon so hin. Dazu kommt ggf. 
noch der Ruhestrom bzw. Eigenverbrauch der OPs, der bei einem Rail-Rail 
OP ggf. mit dem Laststrom zunimmt.

[Michael B. (laberkopp)]

kobalt_01 schrieb:
> Muss ich nun für die Leistungsbetrachtung des OP2 im zweiten Beispiel
> (15V-12V)*1A oder 2V*1A für die Verlustleistung rechnen??

Ja.

Da du 15V weniger zu verheizen hast, brauchst du bei 1A auch nur 15W 
weniger Verlustleistung, aber der erste Verstärker bringt 90 Watt, die 
zweite nur 22,5 Watt (bei optimalen OpAmps).

[Günter Lenz (Gast)]

kobalt_01 schrieb:
>Muss ich nun für die Leistungsbetrachtung des OP2 im zweiten Beispiel
>(15V-12V)*1A oder 2V*1A für die Verlustleistung rechnen??

Der untere OP muß 2W in Wärme umsetzen, da der Strom ja nach Masse
fließt.

[kobalt_01 (Gast)]

Ok danke, die Bestätigung dass es die 2W am unteren OP2 sind - da der 
Strom nach Masse abfließt - habe ich gebraucht. (Und somit die Rechnung 
(15V-2V)*1A= 13W für OP2 im unteren Beispiel falsch ist)

[A. S. (Gast)]

Nur als Ergänzung für zufällige Besucher:

Die zweite Schaltungsvariante hat bezüglich der Verlustleistung keinen 
prinzipiellen Vorteil.

[Markus B. (lordnoxx)]

Achim S. schrieb:
> Nur als Ergänzung für zufällige Besucher:
>
> Die zweite Schaltungsvariante hat bezüglich der Verlustleistung keinen
> prinzipiellen Vorteil.

Hmmm bevor ich da jetzt was dagegen halte...kannst du das bitte genauer 
erläutern, warum du das so siehst?

[A. S. (Gast)]

Markus B. schrieb:
> Achim S. schrieb:
>> Nur als Ergänzung für zufällige Besucher:
>>
>> Die zweite Schaltungsvariante hat bezüglich der Verlustleistung keinen
>> prinzipiellen Vorteil.
>
> Hmmm bevor ich da jetzt was dagegen halte...kannst du das bitte genauer
> erläutern, warum du das so siehst?

Wenn am Motor die Spannung Um abfällt und die Schaltung maximal V Volt 
liefern kann, so ist die Gesamt-Verlustleistung der OPS bei beiden 
(V-Um)*I, also gleich.

Die zweite Schaltung kann nur halb so viel Spannung liefern, darum ist 
bei gleichem Strom die Verlustleistung halbiert ... naja, das liegt aber 
nicht am Schaltungsprinzip. Und es wurde von Michael auch schon 
angesprochen:

Michael B. schrieb:
> Da du 15V weniger zu verheizen hast, brauchst du bei 1A auch nur 15W
> weniger Verlustleistung

[Markus B. (lordnoxx)]

Alles klar...habe verstanden wie du das mit "das liegt aber
nicht am Schaltungsprinzip" meinst, und habe dann doch nichts 
dagegenzuhalten. :-)