Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Entwurf eines Piezotreibers für +-100V / 1300Hz und einer Kapazität von 200nF


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von C. D. (marc-n)


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Hallo Zusammen,

ich möchte einen Piezotreiber entwerfen und benötige eure Hilfe bzw. 
möchte von eurer umfassenden Erfahrung profitieren.

Einmal kurz zu den Anforderungen. Ich möchte einen Piezoaktor ansteuern 
der eine Kapazität von 100nF aufweist. Dieser soll bei einer Frequenz 
von 1300Hz mit einer Amplitude von +100V bis -100V angesteuert werden. 
Da der Piezo einen Betriebsspannungsbereich von -100V bis +400V besitzt, 
steuere ich ihn im negativen Bereich voll aus. Hier habe ich erfahren, 
kommt es zu einer Kapazitätsänderung die bis zu dem doppelten betragen 
kann. Also 200nF wenn man auf der sicheren Seite sein möchte.Dies sollte 
ungefähr einen Strom von Irms 116mA und einen Spitzenstrom von 163mA 
erfordern. Als Spannungsquelle stehen mir 24V-30V oder eventuell +- 15V 
zur Verfügung. Berechnet habe ich den Strom mit dem Onlinetool von 
Piezodrive: http://www.piezodrive.com/introduction.html

Ein weiteres Problem ist der geringe Platzbedarf von ungefähr 50x50mm.

Die erste Frage die sich mir stellt, verwende ich einen Class A/B oder D 
Verstärker. Der Class D Verstärker wäre am effizientesten, jedoch finde 
ich kaum Piezotreiber die als Class D aufgebaut sind, zumindest für 
diesen „großen“ Spannungsbereich.

Die meisten Treiber die ich finde sind im Prinzip über einen OP 
aufgebaut und verstärken einfach das Eingangssignal. So z.B. auch die 
von der Firma PiezoDrive, wie der PDm200B 
(http://www.piezodrive.com/product-pdm200b.html). Schaue ich mir das 
Blockschaltbild an, dann finde ich hier einen OP mit dem 
Verstärkungsfaktor 20 der an eine symmetrische Spannungsversorgung 
angeschlossen ist. Diese wird von einem „Boost Converter“ geliefert. 
Dieser muss ja dann quasi aus meiner Eingangsspannung von z.B. 24V eine 
Spannung von +- 100V liefern. Die Aussteuergrenze möchte ich hier erst 
einmal vernachlässigen, ist mir aber durchaus bewusst. Hier frage ich 
mich, was steckt hinter diesem Boost Converter?! Ein einfacher 
Linearregler wird es wohl nicht sein, vllt ein DC/DC Wandler?

Würde ich an diesem Prinzip festhalten, dann müsste ich ja 
sicherstellen, dass ich einen OP finde der eine symmetrische 
Spannungsversorgung von +-100V mit einem gewissen Strom vllt 200mA 
mitmacht und ich bräuchte den entsprechenden Boost Converter für die 
Versorgungsspannung.

Bei meinen Recherchen bin ich aber auch auf eine Lösung gestoßen mit 
einer sogenannten Bridge-Variante zweier OPs. Wenn ich diese nun richtig 
verstehe kommt reicht hier eine asymmetrische Spannungsversorgung von 
lediglich +100V und kombiniert die jeweils invertierten Ausgangssignale 
der beiden OPs zu einer Spannungsverdoppelung. Beispielsweise hier im 
Bericht auf Seite 1 
(https://www.apexanalog.com/resources/articles/1105_Drive_PE_Actuators_with_Op_Amps.pdf) 
oder hier im Datenblatt auf Seite 13 
(https://www.apexanalog.com/resources/products/pa441u-pa443u.pdf), wobei 
hier jedoch auch wieder eine unsymmetrische Spanungsversorgung vorliegt. 
An sich schein der Hersteller Appex ein paar gewisse OP-ICs speziell für 
Piezoaktoren anzubieten. Jedoch habe ich noch nicht den richtigen für 
mich gefunden.

Ich bräuchte jetzt nun mal eine Meinung von euch. Wie würdet ihr die 
Problematik angehen und habt ihr schon Erfahrungen in diesem Bereich 
gesammelt? Für welche Variante habt ihr euch vllt entschieden und habt 
eine gute Idee mein Chaos etwas zu sortieren?!

Vielen Dank schon mal im Voraus!

von oszi40 (Gast)


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Marc M. schrieb:
> Platzbedarf von ungefähr 50x50mm
> Appex ein paar gewisse OP-ICs

Das wird nicht billig braucht wahrscheinlich Kühlkörper? 50x50?
Muß das Signal sauberer Sinus sein?

von oszi40 (Gast)


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> von 1300Hz mit einer Amplitude von +100V bis -100V
Wenn die Größe nicht begrenzt wäre, könnte man auch über einen 
geeigneten Übertrager nachdenken? 
http://www.jogis-roehrenbude.de/Radiobasteln/Trafobasteln/Uebertrager.htm

von roehrenvorheizer (Gast)


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Hallo,

anscheinend handelt es sich bei dem Treiber um einen linearen Verstärker 
ähnlich wie ein Audio-Verstärker, nur für höhere Spannung am Ausgang und 
geringere Stromabgabe, sowie mit der Eigenschaft, kapazitive Belastung 
zu verkraften.

Laut Blockschaltbild wird die Eingangsspannung mittels DC-DC Wandler 
erst erhöht, um dann einen linearen Verstärker anzutreiben. Es ist 
übliche Praxis, den Operationsverstärker mit geringerer Spannung zu 
versorgen und die Spannungsverstärkung einer Transistorschaltung zu 
überlassen oder einen komplett transistorisierten Verstärker aufzubauen. 
Für die 15 Watt Verlustleistung genügen dann noch kleine 
Leistungstransistoren.

Mit freundlichem Gruß

von Michael (Gast)


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Ich habe in einer technischen App bei der ich genau regeln musste 
bidirektional, nicht PWMen konnte.

Die damalige Lösung war es, zwei Fets in Basisschaltung zu nehmen (gibt 
es bis 600V) und einen Opamp normal angesteuert, einen invertiert an den 
Drainwiderstand gelegt habe.

Da die Piezos kein "Common Ground" haben, kannst du diese zwischen die 
Source Widerstände legen und brauchst nur single supply und OPV supply.

Die OPVs müssen den Laststrom treiben können, die Spannungsübersetzung 
kommt von den Fets.

Da Ansteuerspannung und Zielspannungsbereich in VCC passen muss, musst 
Du Spannung eher bei 150-200V auslegen um 100 sauber auszusteuern.

Verlustleistung und Kühlung rechnest du über die Impedanznetzwerke, mit 
einem Simulator oder halt Steckbrett oder Frei-Igel (bissl vorsichtig 
bei 200VDC) und mit Laserpistole messen.

von C. D. (marc-n)


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Hallo zusammen,

vielen Dank schon mal für die ganzen Antworten. Ich fange mal an Beitrag 
für Beitrag zu kommentieren.

oszi40 schrieb:
> Marc M. schrieb:
>> Platzbedarf von ungefähr 50x50mm
>> Appex ein paar gewisse OP-ICs
>
> Das wird nicht billig braucht wahrscheinlich Kühlkörper? 50x50?
> Muß das Signal sauberer Sinus sein?


@Oszi40: Der Sinus muss garnicht mal so sauber sein. Ich möchte 
lediglich mit einem Piezo etwas zum Schwingen bringen. Er darf gerne 
hochfrequentes Rauschen enthalten, jedoch sollte er die vorgegebene 
Frequenz und Amplitude einigermaßen beibehalten. Nicht auf das mV genau, 
aber schon so Vpp von 196-198V bei vorgebener Amplitude von 200Vpp. 
Wichtig ist nur, dass halt der Sinus als solcher in der Form erhalten 
bleibt und nicht abgeschnitten ist, so wie ich es von einer 
Übersteuerung von OPs kenne.

von C. D. (marc-n)


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oszi40 schrieb:
>> von 1300Hz mit einer Amplitude von +100V bis -100V
> Wenn die Größe nicht begrenzt wäre, könnte man auch über einen
> geeigneten Übertrager nachdenken?
> http://www.jogis-roehrenbude.de/Radiobasteln/Trafobasteln/Uebertrager.htm

Leider ist der Platzbedarf wirklich sehr begrenzt, da es unteranderem 
für einen mobilen Einsatz geplant ist.

von MiWi (Gast)


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Marc M. schrieb:


>
> Ich bräuchte jetzt nun mal eine Meinung von euch. Wie würdet ihr die
> Problematik angehen und habt ihr schon Erfahrungen in diesem Bereich
> gesammelt? Für welche Variante habt ihr euch vllt entschieden und habt
> eine gute Idee mein Chaos etwas zu sortieren?!
>
> Vielen Dank schon mal im Voraus!

Warum nimmst Du nicht einen 0815-Trafo, der für solche Sachen ausgelegt 
ist (ELA-Anlagen, gib/gab es wie Sand am Meer). Dann kannst Du einen 
(durchaus) winzigen Class D nehmen, so viel Leistung ist das nicht und 
fertig...

MiWi

von C. D. (marc-n)


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roehrenvorheizer schrieb:
> Hallo,
>
> anscheinend handelt es sich bei dem Treiber um einen linearen Verstärker
> ähnlich wie ein Audio-Verstärker, nur für höhere Spannung am Ausgang und
> geringere Stromabgabe, sowie mit der Eigenschaft, kapazitive Belastung
> zu verkraften.
>
> Laut Blockschaltbild wird die Eingangsspannung mittels DC-DC Wandler
> erst erhöht, um dann einen linearen Verstärker anzutreiben. Es ist
> übliche Praxis, den Operationsverstärker mit geringerer Spannung zu
> versorgen und die Spannungsverstärkung einer Transistorschaltung zu
> überlassen oder einen komplett transistorisierten Verstärker aufzubauen.
> Für die 15 Watt Verlustleistung genügen dann noch kleine
> Leistungstransistoren.
>
> Mit freundlichem Gruß

Ich glaube der PDm200B ist so wie du es beschrieben hast aufgebaut. Ich 
habe den Piezotreiber PDm200B einmal fotografiert. Hier ist ein OPA552FA 
verbaut. Dieser ist ausgelegt für eine "verhältnismäßige niedrige" 
Versorgungsspannung von +- 30V und in Kombination mit einem P-/N-Kanal 
Mosfet (500V) wird die hohe Spannungs für die Piezos von +-200V erzeugt. 
Jedoch verstehe ich dieses Prinzip noch nicht wirklich. Auch die 
Schaltung kann ich mir noch nicht vorstellen...

Und zum anderen Frage ich mich, habe ich dann hier noch einen DC/DC 
Wandler der mit +-200V erzeugt? Bzw. wo kommt die hohe Spannung her?

Laut Blockschaltbild hätte ich jetzt eher einen OP erwartet der für 
+-200V ausgelegt ist...

Vielen Dank schon mal!

von C. D. (marc-n)


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MiWi schrieb:
> Warum nimmst Du nicht einen 0815-Trafo, der für solche Sachen ausgelegt
> ist (ELA-Anlagen, gib/gab es wie Sand am Meer). Dann kannst Du einen
> (durchaus) winzigen Class D nehmen, so viel Leistung ist das nicht und
> fertig...
>
> MiWi

Danke für den Tipp, aber für den Bauraum den ich zur Verfügung habe ist 
so ein Trafo eher ungeeignet und einen Class D habe ich eher 
ausgeschlossen, da ich keine stabile Versorgungsspannung habe. Leicht 
schwankend womit der Class D doch eher ungeeignet ist oder?

von C. D. (marc-n)


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Michael schrieb:

> Die damalige Lösung war es, zwei Fets in Basisschaltung zu nehmen (gibt
> es bis 600V) und einen Opamp normal angesteuert, einen invertiert an den
> Drainwiderstand gelegt habe.
>
> Da die Piezos kein "Common Ground" haben, kannst du diese zwischen die
> Source Widerstände legen und brauchst nur single supply und OPV supply.
>
> Die OPVs müssen den Laststrom treiben können, die Spannungsübersetzung
> kommt von den Fets.
>
> Da Ansteuerspannung und Zielspannungsbereich in VCC passen muss, musst
> Du Spannung eher bei 150-200V auslegen um 100 sauber auszusteuern.


Hallo Michael,

so wie ich deinen Beitrag verstehe hast du damals die Schaltung genauso 
aufgebaut wie der Treiber PDm200b und von roehrenvorheizer beschrieben.
Ein Op mit niedriger Spannung und zwei Fets zur Spannungserhöhung.

Kannst du mir eine kurze Skizze von deiner eingesetzten Schaltung 
zeichnen, damit ich diese nachvollziehen kann?

Viele Grüße

von Michael (Gast)


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Du musst es auslegen, deswegen hilft Dir nur selber simulieren.


Linke Seite:

Grundschaltung :

links wie rechts identisch wie Bild.

Opamps sind am der Stelle wo jetzt "Signalquelle" liegt.

Ein OpAmp ist positiv verstärkend, einer invertiert.

Das Biod ist als Grundlage zu verstehen, Werte musst du für deine App 
simulieren, rechnen.

von Michael (Gast)


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Dein Piezostack liegt zwischen den zwei Punkten an denen jetzt die 
"Simulationsprobe" liegt.

Achtung : keine Berührspannungen mehr.

von C. D. (marc-n)


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Michael schrieb:
> Dein Piezostack liegt zwischen den zwei Punkten an denen jetzt die
> "Simulationsprobe" liegt.
>

Danke Michael, muss ich mir gleich mal anschauen. Habe mich in der 
Zwischenzeit mit dem PA78 von Apex beschäftigt.

So wie ich das sehe ist das ein Mosfet IC OP Amp. der bis zu 350V 
verträgt und dabei einen Strom von 150mA konstant liefern kann. 200mA 
Pk.

Im Applikation Note 44 
(https://www.apexanalog.com/resources/appnotes/an44u.pdf) wird auf Seite 
4 eine Bridged Variante vorgestellt, die es ermöglicht mit einer 
asymmetrischen Spannungsversorgung auszukommen.

Vorteil gegenüber der Standardvariante mit nur einem PA78 oder?!
Im Datenblatt (https://www.apexanalog.com/resources/products/pa78u.pdf) 
ist auf Seite 4 eine Beispielschaltung mit asymmetrischer 
Spannungsversorgung, aber die kann den Piezo nur ins Postive lenken. 
Also für +-100V benötige ich eine Symmetrische SPV bei einem PA78.

Also hätte die Bridge Variante defintiv ein Vorteil gegenüber der Lösung 
mit nur einem PA78 oder der Lösung mit dem OP und den zwei Mosfets 
oder?!

Wenn ich nichts übersehen habe, müsste dieser auch in der Lage sein 
meinen Piezo zu treiben?!

Jetzt stellt sich mir nur noch an sich die Frage, wo kommt meine 
Versorgungsspannung von sagen wir mal 150V her?! Als Versorgungsspannung 
würde ich am liebsten weiterhin 24V nuten!

Vllt der hier 
http://de.farnell.com/xp-power/qh015-12/dc-dc-wandler-150v-8333ua/dp/2565539, 
wobei der 12V Eingangsspannung liefert! Aber ist es richtig, dass es 
reicht das der 150V und nur 700mA liefert? Habe ich einen Gedankenfehler 
und ich brauche mehr Leistung also nur die 150mA der PA78 mir am Ausgang 
liefert?

von Michael (Gast)


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150V 0,7A sind schon etwa 100 VA

von MiWi (Gast)


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Marc M. schrieb:
> MiWi schrieb:
>> Warum nimmst Du nicht einen 0815-Trafo, der für solche Sachen ausgelegt
>> ist (ELA-Anlagen, gib/gab es wie Sand am Meer). Dann kannst Du einen
>> (durchaus) winzigen Class D nehmen, so viel Leistung ist das nicht und
>> fertig...
>>
>> MiWi
>
> Danke für den Tipp, aber für den Bauraum den ich zur Verfügung habe ist
> so ein Trafo eher ungeeignet und einen Class D habe ich eher
> ausgeschlossen, da ich keine stabile Versorgungsspannung habe. Leicht
> schwankend womit der Class D doch eher ungeeignet ist oder?


Naja, bei keinem Audioverstärker den ich kenne ist die Versorgung auch 
nur annähernd stabil. Um (auch) das in den Griff zu bekommen wurde die 
Rückkopplung erfunden. Nutze sie.

Und wenn Du für diese läppische Leistung einen Trafo brauchst der Deinen 
Bauraum sprengt suchst Du falsch.

Am Ausgang der Class-D steht ja schon hf mit etlichen 10kHz an. Mit der 
hf auf den Trafo, der LC-Filter, der daraus NF formt zw. Trafo und 
Piezo. Wo ist das Platzproblem?

Class D hätte den Vorteil, daß Deine Mobile Ernegiequelle (Batterie?) 
nicht  zusätzlich heizen muß.


Aber egal, Du kannst auch einen DCDC- Wandler mit den 100V bauen, dann 
eine lineare Endstufe mit entsprechenden Halbleitern dranhängen. Du 
wirst halt darüber nachdenken müssen, wie Du die Wärme wegbringst, 
Abständ für Deine 100V einhälst und ähnliches.


Irgendwas zwickt immer....

MiWi

von Klaus R. (klara)


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Hallo,

https://www.elektronik-kompendium.de/forum/forum_entry.php?id=203184&page=0&category=all&order=time

Der LME49830 wurde von TI leider abgekündigt. Analog ist eben out.
mfg klaus

von Henrik V. (henrik_v)


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Wieviel Energie wird den vom Piezo abgegeben?
Um jetzt nicht unnötig Energie beim mechanisch/elektrischen Verschieben 
zu  verbraten würde ich den Versuch mit einem Resonanzkreis angehen.

Fertige Induktivität und dann mit weiteren Parallelkapazitäten auf die 
gewünschte Resonanzfrequenz biegen ??
Soo groß sind die gar nicht.
Wenn man eine Bauform findet, die noch eine paar Anregungswindungen 
zusätzlich erlaubt, könte das vom Bauraum und Class D/E/... auch passen 
:)

Bin aber kein Trafoexperte ... die Energie in einem 200nF Kondensator 
bei 200V ist ja nicht soo groß , die gleiche Energie muss die 
Induktivität auch speichern können.. dazu die Verluste in der Spule und 
das was der Piezo mechanisch los wird...

: Bearbeitet durch User
von C. D. (marc-n)


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Michael schrieb:
> 150V 0,7A sind schon etwa 100 VA

Also kann ich mit diesem Schaltregler die erforderliche Leistung zur 
Verfügung stellen oder?

von C. D. (marc-n)


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Henrik V. schrieb:
> Wieviel Energie wird den vom Piezo abgegeben?
> Um jetzt nicht unnötig Energie beim mechanisch/elektrischen Verschieben
> zu  verbraten würde ich den Versuch mit einem Resonanzkreis angehen.
>
> Fertige Induktivität und dann mit weiteren Parallelkapazitäten auf die
> gewünschte Resonanzfrequenz biegen ??
> Soo groß sind die gar nicht.
> Wenn man eine Bauform findet, die noch eine paar Anregungswindungen
> zusätzlich erlaubt, könte das vom Bauraum und Class D/E/... auch passen
> :)
>
> Bin aber kein Trafoexperte ... die Energie in einem 200nF Kondensator
> bei 200V ist ja nicht soo groß , die gleiche Energie muss die
> Induktivität auch speichern können.. dazu die Verluste in der Spule und
> das was der Piezo mechanisch los wird...

Wenn ich einen solchen Schwingkreis aufbaue, bin ich dann nicht in der 
Frequenz festgefahren? Die Frequenz soll variabel bis 1300Hz einstellbar 
sein...

von C. D. (marc-n)


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Marc M. schrieb:
> Michael schrieb:
>> 150V 0,7A sind schon etwa 100 VA
>
> Also kann ich mit diesem Schaltregler die erforderliche Leistung zur
> Verfügung stellen oder?

Korrektur!
ich glaube da habe ich mich gestern verguckt! er hat lediglich läppische 
8,333mA. Hatte mich schon irgendwie gewundert! Sry!

von C. D. (marc-n)


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MiWi schrieb:
> Naja, bei keinem Audioverstärker den ich kenne ist die Versorgung auch
> nur annähernd stabil. Um (auch) das in den Griff zu bekommen wurde die
> Rückkopplung erfunden. Nutze sie.
>
> Und wenn Du für diese läppische Leistung einen Trafo brauchst der Deinen
> Bauraum sprengt suchst Du falsch.
>
> Am Ausgang der Class-D steht ja schon hf mit etlichen 10kHz an. Mit der
> hf auf den Trafo, der LC-Filter, der daraus NF formt zw. Trafo und
> Piezo. Wo ist das Platzproblem?
>
> Class D hätte den Vorteil, daß Deine Mobile Ernegiequelle (Batterie?)
> nicht  zusätzlich heizen muß.

Hallo MiWi,

vllt bin ich bisher nur etwas abgeschreckt, weil ich noch nie einen 
Class D Verstärker aufgebaut habe. Prinzipiell würde ich auch dazu 
tendieren, da bei dem Class D Verstärker der Wirkungsgrad am besten 
ist...

Nur wie erzeuge ich beim Class D Verstärker die hohe Spannung?
Anders gesagt, ich muss einen Class D Verstärker basteln, der mir bei 
24V Versorgungsspannung ein Ausgangssignal von +-100V mit ca. 150mA 
liefert! Je nach dem auch nur 100mA, also 20W. Die 150 sind mir etwas 
viel Puffer gerechnet!

: Bearbeitet durch User
von MiWi (Gast)


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Marc M. schrieb:
> MiWi schrieb:
>> Naja, bei keinem Audioverstärker den ich kenne ist die Versorgung auch
>> nur annähernd stabil. Um (auch) das in den Griff zu bekommen wurde die
>> Rückkopplung erfunden. Nutze sie.
>>
>> Und wenn Du für diese läppische Leistung einen Trafo brauchst der Deinen
>> Bauraum sprengt suchst Du falsch.
>>
>> Am Ausgang der Class-D steht ja schon hf mit etlichen 10kHz an. Mit der
>> hf auf den Trafo, der LC-Filter, der daraus NF formt zw. Trafo und
>> Piezo. Wo ist das Platzproblem?
>>
>> Class D hätte den Vorteil, daß Deine Mobile Ernegiequelle (Batterie?)
>> nicht  zusätzlich heizen muß.
>
> Hallo MiWi,
>
> vllt bin ich bisher nur etwas abgeschreckt, weil ich noch nie einen
> Class D Verstärker aufgebaut habe. Prinzipiell würde ich auch dazu
> tendieren, da bei dem Class D Verstärker der Wirkungsgrad am besten
> ist...
>
> Nur wie erzeuge ich beim Class D Verstärker die hohe Spannung?
> Anders gesagt, ich muss einen Class D Verstärker basteln, der mir bei
> 24V Versorgungsspannung ein Ausgangssignal von +-100V mit ca. 150mA
> liefert! Je nach dem auch nur 100mA, also 20W. Die 150 sind mir etwas
> viel Puffer gerechnet!

Nimm bitte ein Blatt Papier und zeichne Dir einen Class D auf.

Am Ausgang  (direkt am Chip) malst Du einen Trafo von dem einen Ausgang 
(A+) auf den anderen Ausgang (A-)

Da ich von einem Trafo rede braucht es also auch eine 2. Wicklung.

Also nimmst Du die beiden Enden der 2. Wicklung und klemmst da Deinen 
Piezo drann.

Damit der Piezo aber nicht die hf vom Class D sieht klemmst Du wie 
üblich bei einer Class-D Enstufe die Filterlelemente zw. dem Ausgang des 
Trafos und dem Piezo.

Damit kannst Du einen Trafo (sowas wie für Schaltnetzteile aber ohne 
Luftspalt!)verwenden, der durch die hohe Schaltfrequenz vom Class D sehr 
klein sein kann. Durch geschicktes Wickelverhältnis erzeugst das Teil 
auch gleich die die +/-100V und fertig.

Wenn Du es noch nicht verstanden hast: bezeichne die Teile in der 
Skizze, scanne das ein und poste es hier, dann klären wir weiter.

Du hast nicht nach einem fertigen Produkt sondern Ideen gefragt, daher: 
Entwicklen mußt das Du selber.

MiWi

von C. D. (marc-n)


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MiWi schrieb:
> Am Ausgang  (direkt am Chip) malst Du einen Trafo von dem einen Ausgang
> (A+) auf den anderen Ausgang (A-)
>
> Da ich von einem Trafo rede braucht es also auch eine 2. Wicklung.
>
> Also nimmst Du die beiden Enden der 2. Wicklung und klemmst da Deinen
> Piezo drann.
>
> Damit der Piezo aber nicht die hf vom Class D sieht klemmst Du wie
> üblich bei einer Class-D Enstufe die Filterlelemente zw. dem Ausgang des
> Trafos und dem Piezo.
>
> Damit kannst Du einen Trafo (sowas wie für Schaltnetzteile aber ohne
> Luftspalt!)verwenden, der durch die hohe Schaltfrequenz vom Class D sehr
> klein sein kann. Durch geschicktes Wickelverhältnis erzeugst das Teil
> auch gleich die die +/-100V und fertig.


Guten Morgen MiWi,

danke für deinen Beitrag!

Damit ich dich jetzt richtig verstehe, nehme ich ein Class D IC. Packe 
dahinter mein Trafo mit entsprechenden Übersetzungsverhältnis für die 
maximale Amplitude, einen Tiefpass dahinter und dann mein Piezo?

Würde das gleich mal Skizzieren!

Zur Auswahl meinen Class D Verstärker;
Er muss ja quasi dann für die entsprechende Leistung ausgelegt sein.
Also sagen wir mal grob 15-20Watt. Die max. Amplitude des Verstärkers 
ist egal, weil die transformiere ich eh mit dem Trafo hoch.

Habe ich das so richtig verstanden?

von C. D. (marc-n)


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Jetzt frage ich mich, kann ich nicht einfach so einen einigermaßen 
fertigen Class D Verstärker wie den Adafruit Stereo 20W Class D Audio 
Amplifier - MAX9744 
(http://www.exp-tech.de/adafruit-stereo-20w-class-d-audio-amplifier-max9744) 
nehmen und mit dem Trafo erweitern?!

Schaltplan 
(https://cdn-learn.adafruit.com/assets/assets/000/015/174/original/adafruit_products_schem.png?1394655002).

Oder verkraftet der die Kapazitive Belastung nicht?

von Stromtuner (Gast)


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>Und zum anderen Frage ich mich, habe ich dann hier noch einen DC/DC
>Wandler der mit +-200V erzeugt? Bzw. wo kommt die hohe Spannung her?

https://www.mikrocontroller.net/attachment/328144/DSC_0013.JPG

U6, U7, D10->D23 und die umliegend involvierten Keramikkondensatoren 
deuten auf eine Kaskade zur Hochspannungserzeugung hin.

StromTuner

von Michael K. (michael62)


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Brauchst Du denn überhaupt Gleichtaktanteil (Stelleranteil) oder musst 
du nur die Nutzfrequenz auf die Piezos bringen (Schwingung).

Im zweiten Fall ist es ein passives Impedanzanpassungsproblem und sehr 
trivial.

von C. D. (marc-n)


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Stromtuner schrieb:
>>Und zum anderen Frage ich mich, habe ich dann hier noch einen DC/DC
>>Wandler der mit +-200V erzeugt? Bzw. wo kommt die hohe Spannung her?
>
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/328144/DSC_0013.JPG
>
> U6, U7, D10->D23 und die umliegend involvierten Keramikkondensatoren
> deuten auf eine Kaskade zur Hochspannungserzeugung hin.
>
> StromTuner

Genau genommen sind die ICs U6 und U7 ein IXDF604SI 
(http://www.mouser.de/ProductDetail/IXYS-Integrated-Circuits/IXDF604SI/?qs=RF%252bx3zajg8JTaY9Xq77eCg%3D%3D) 
und somit ein Gate-Treiber 4A Dual Low-Side Ultrafast Mosfet DRV. Die 
Dioden D10 bis D23 sind zum einem mit dem U6 und U7, sowie mit den 
Jumpern auf der Vorderseite verbunden. Mit diesen kann ich die 
Eingangsspannung und die maximale Amplitude am Ausgang konfigurieren.

Also verstehe ich das gerade richtig, hiermit wird die hohe 
Ausgangsspannung erzeugt?

von C. D. (marc-n)


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Marc M. schrieb:
> Guten Morgen MiWi,
>
> danke für deinen Beitrag!
>
> Damit ich dich jetzt richtig verstehe, nehme ich ein Class D IC. Packe
> dahinter mein Trafo mit entsprechenden Übersetzungsverhältnis für die
> maximale Amplitude, einen Tiefpass dahinter und dann mein Piezo?
>
> Würde das gleich mal Skizzieren!

Ich habe jetzt mal eine sehr vereinfachte Skizze von dem Aufbau 
angefertigt.

Meinst du das so in der Art?

von C. D. (marc-n)


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Michael K. schrieb:
> Brauchst Du denn überhaupt Gleichtaktanteil (Stelleranteil) oder musst
> du nur die Nutzfrequenz auf die Piezos bringen (Schwingung).
>
> Im zweiten Fall ist es ein passives Impedanzanpassungsproblem und sehr
> trivial.

Hallo Michael,
ich bin ehrlich. Ich bin mir noch nicht ganz so sicher was du meinst?

von Possetitjel (Gast)


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Marc M. schrieb:

> Michael K. schrieb:
>> Brauchst Du denn überhaupt Gleichtaktanteil (Stelleranteil)
>> oder musst du nur die Nutzfrequenz auf die Piezos bringen
>> (Schwingung).
>>
>> Im zweiten Fall ist es ein passives Impedanzanpassungsproblem
>> und sehr trivial.
>
> Hallo Michael,
> ich bin ehrlich. Ich bin mir noch nicht ganz so sicher was du
> meinst?

???

Was kann man an Michaels Frage nicht verstehen? Auch mir ist
bisher nicht klargeworden, ob Du den Piezo (ausschlieszlich)
zum Schwingen anregen moechtest, oder ob es um eine
Positionierungsaufgabe geht, bei der definierte Positionen
erreicht und ggf. gehalten werden sollen.

Der Unterschied ist naemlich, dass eine reine Schwingung
gleichanteilfrei ist und z.B. ueber Trafos uebertragen werden
kann, was bei Positionsierungsaufgaben so nicht funktioniert.

von C. D. (marc-n)


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Possetitjel schrieb:
> Marc M. schrieb:
>
>> Michael K. schrieb:
>>> Brauchst Du denn überhaupt Gleichtaktanteil (Stelleranteil)
>>> oder musst du nur die Nutzfrequenz auf die Piezos bringen
>>> (Schwingung).
>>>
>>> Im zweiten Fall ist es ein passives Impedanzanpassungsproblem
>>> und sehr trivial.
>>
>> Hallo Michael,
>> ich bin ehrlich. Ich bin mir noch nicht ganz so sicher was du
>> meinst?
>
> ???
>
> Was kann man an Michaels Frage nicht verstehen? Auch mir ist
> bisher nicht klargeworden, ob Du den Piezo (ausschlieszlich)
> zum Schwingen anregen moechtest, oder ob es um eine
> Positionierungsaufgabe geht, bei der definierte Positionen
> erreicht und ggf. gehalten werden sollen.
>
> Der Unterschied ist naemlich, dass eine reine Schwingung
> gleichanteilfrei ist und z.B. ueber Trafos uebertragen werden
> kann, was bei Positionsierungsaufgaben so nicht funktioniert.

Oky, danke!

ALso ich will den Piezo "nur" zum Schwingen bringen. Er soll keine feste 
Position halten.

Dabei soll er varibalen in der Schwinungsfrequenz von 0 bis 1300Hz und 
in der Amplitude von 0 bis 100V (also symmetrische +-100) gesteuert 
werden.

Von einem Schwingkreis war ich bisher abgeschreckt, weil ist der nicht 
auf einen feste Frequenz festgelegt?

von Possetitjel (Gast)


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Marc M. schrieb:

> ALso ich will den Piezo "nur" zum Schwingen bringen. Er soll
> keine feste Position halten.

Ah. Okay.

> Dabei soll er varibalen in der Schwinungsfrequenz von 0

Das ist schlecht.

> bis 1300Hz und in der Amplitude von 0 bis 100V (also
> symmetrische +-100) gesteuert werden.

Trafo ist dafuer im Prinzip eine gute Loesung; allerdings
wird der Trafo umso groeszer, je niedriger die tiefste
Schwingfrequenz sein soll. Frequenz 0 Hz geht sowieso
nicht mit Trafo.

> Von einem Schwingkreis war ich bisher abgeschreckt, weil
> ist der nicht auf einen feste Frequenz festgelegt?

Ja.

von C. D. (marc-n)


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Possetitjel schrieb:
> Marc M. schrieb:
>
>> ALso ich will den Piezo "nur" zum Schwingen bringen. Er soll
>> keine feste Position halten.
>
> Ah. Okay.
>
>> Dabei soll er varibalen in der Schwinungsfrequenz von 0
>
> Das ist schlecht.

Habe ich vllt auch was schlecht geschrieben. Mir ist schon durchaus 
bewusst, dass ich keine Gleichspannung übertragen kann. Also so gesehen 
ist leider 1hz die niedrigste Frequenz.

>
>> bis 1300Hz und in der Amplitude von 0 bis 100V (also
>> symmetrische +-100) gesteuert werden.
>
> Trafo ist dafuer im Prinzip eine gute Loesung; allerdings
> wird der Trafo umso groeszer, je niedriger die tiefste
> Schwingfrequenz sein soll. Frequenz 0 Hz geht sowieso
> nicht mit Trafo.
>
>> Von einem Schwingkreis war ich bisher abgeschreckt, weil
>> ist der nicht auf einen feste Frequenz festgelegt?
>
> Ja.

In was für größenbereiche komme ich denn da?
Was haltet ihr von der Idee mit dem Verhältnis von 1:20?

von MiWi (Gast)


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Marc M. schrieb:
> Marc M. schrieb:
>> Guten Morgen MiWi,
>>
>> danke für deinen Beitrag!
>>
>> Damit ich dich jetzt richtig verstehe, nehme ich ein Class D IC. Packe
>> dahinter mein Trafo mit entsprechenden Übersetzungsverhältnis für die
>> maximale Amplitude, einen Tiefpass dahinter und dann mein Piezo?
>>
>> Würde das gleich mal Skizzieren!
>
> Ich habe jetzt mal eine sehr vereinfachte Skizze von dem Aufbau
> angefertigt.
>
> Meinst du das so in der Art?

So in der Art. Denn an einem Class D wird normalerweise nicht mit 
Widerständen sondern mit Spulen gefiltert.

Und kannst Du bitte Deine Fragen die so ungefähr wie "was haltet ihr von 
was auch immer" lauten mit etwas mehr Eigeninitiative unterfüttern? Also 
zB wie Du zu dem 1:20 kommst und was Deine Quellen zu dieser Erkenntnis 
sind?

so ist es nur ein "ich will was, hab keine Ahnung davon und frage mich 
nun durch"...

MiWi

von Robert (Gast)


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Du brauchst nur eine mehr oder weniger konstante Frequenz ohne weitere 
Anforderungen und verträgst auch eine gewisse Verzerrung von einigen bis 
vllt. 10%?
Betreib das Ding doch in einem Serienschwingkreis an Rechteckspannung.

Dann nurnoch über Koppel-C (und hochohmigen R über den Piezo, soll ja 
keinen Gleichanteil drauf haben) an eine halbwegs strombelastbare 
Halbbrücke an z.b. 24V und die über einen Treiber (evtl. sogar IR2113 
mit eingebautem Oszillator) ansteuern mit gewünschter Frequenz.
Abgleichbare Induktivität (Schalenkern mit angemessenem Luftspalt und 
Trimmerkern) nehmen zum Abstimmen auf passende Amplitude.

Die Güte eines Piezos ist so mittelmäßig, evtl. muss man mit der 
Betriebsspannung höher gehen (was aber kein großes Problem ist, die 
Brückentreiber bis 600V sind billig und die FETs werden rein im 
Schaltbetrieb benutzt, also Problemlos). Was noch helfen kann die Güte 
zu erhöhen, wenn die Verzerrung zu groß ist, ist es einen Kondensator 
parallel zum Piezo zu schalten, was natürlich durch die höhere 
Blindleistung Verluste bringt.

Ich hatte so etwas mal gebaut für einen leistungsfähigen 
Ultraschallsender, lief mit 48V DC und so 200V Amplitude am Piezo bei 
einigen Watt Leistungsabgabe (und vllt. einem W an Verlusten) bei so 
40Khz.
Bei 1,3kHz wird die L halt etwas größer, aber sowas sollte handhabbar 
sein.

von C. D. (marc-n)


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MiWi schrieb:
> Marc M. schrieb:
>> Marc M. schrieb:
>>> Guten Morgen MiWi,
>>>
>>> danke für deinen Beitrag!
>>>
>>> Damit ich dich jetzt richtig verstehe, nehme ich ein Class D IC. Packe
>>> dahinter mein Trafo mit entsprechenden Übersetzungsverhältnis für die
>>> maximale Amplitude, einen Tiefpass dahinter und dann mein Piezo?
>>>
>>> Würde das gleich mal Skizzieren!
>>
>> Ich habe jetzt mal eine sehr vereinfachte Skizze von dem Aufbau
>> angefertigt.
>>
>> Meinst du das so in der Art?
>
> So in der Art. Denn an einem Class D wird normalerweise nicht mit
> Widerständen sondern mit Spulen gefiltert.
>
> Und kannst Du bitte Deine Fragen die so ungefähr wie "was haltet ihr von
> was auch immer" lauten mit etwas mehr Eigeninitiative unterfüttern? Also
> zB wie Du zu dem 1:20 kommst und was Deine Quellen zu dieser Erkenntnis
> sind?
>
> so ist es nur ein "ich will was, hab keine Ahnung davon und frage mich
> nun durch"...
>
> MiWi

Also wird der in der Regel mit einem LC-Tiefbass gefiltert? Hatte den 
widerstand nur mit reingenommen damit der Verstärker eine ohmsche Last 
im Bereich von einem Lautsprecher sieht.

Dachte die 1:20 wären über die Spannungen die ich daneben geschrieben 
habe verständlich. Wobei mir selber aufgefallen ist, da ist noch ein 
Fehler drin. Also ich plane das mein Class D Verstärker ein Signal von 
+-10V ausgibt. Nach meiner Recherche ist das so ein Wert, denn viele 
audioverstärker ausgeben können. Diesen möchte ich über den 
Transformator im Verhältnis 1:10 (hier war mein Rechenfehler) auf +-100V 
transformieren.

Wenn ich jetzt einen Verstärker raussuche bei dem der Tiefbass selber 
dimensioniert werden muss und noch nicht integriert ist, dann kann ich 
doch hier auch bei niedrigen Frequenzen am Verbraucher (piezo) weiterhin 
ein hochfrequentes Signal über den Transformator übertragen da das 
Signal am Trafo auch bei niedrigen Frequenzen ja noch nicht 
tiefpassgefiltert ist und mein Trafo bleibt klein. Erst hinter dem Trafo 
filtere ich dann mit einem LC-Tiefpass...
Hoffe ich habe gerade nichts übersehen...

von Purzel H. (hacky)


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Allenfalls waere interessant was das Ganze soll. Es gibt keine Sound 
Anwendung, die Piezos bei so tiefen Frequenzen anwendet. Die Piezos, die 
ich kenne sind Blockpiezos fuer positionieraufgaben. Die vertragen aber 
nur unipolare Spannungen, da sie schon vom Kristallgitter vorgespannt 
sind.

Und 200nF hat auch kein mir bekannter Piezo.

Also etwas konkreter bitte.

von Stromtuner (Gast)


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>Hatte den widerstand nur mit reingenommen damit der Verstärker eine ohmsche >Last 
im Bereich von einem Lautsprecher sieht.

4Ω an einem Trafo mit 1:20. Welche Last sieht der Verstärker?
Alles andere geschwurbel mal aussen vor.
(200nF@1.3KHz=Z?)/20=Last, die der Verstärker sieht...

Was ging denn nun nochmal am PDM200B nicht?
Nimm den doch...

StromTuner

von Stromtuner (Gast)


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Bau als erstes eine Hochspannungsquelle aus den dir zur Verfügung 
stehenden Bauteilen, die 200V mit belastbaren 2-300mA liefern kann.
Wenn Du schon was selbst bauen willst.
StromTuner

von C. D. (marc-n)


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Stromtuner schrieb:
>>Hatte den widerstand nur mit reingenommen damit der Verstärker eine ohmsche 
>Last
> im Bereich von einem Lautsprecher sieht.
>
Es ist auch nicht für einen Lautsprecher. Ich möchte mit einem Piezo 
(https://www.piceramic.de/de/produkte/piezokeramische-aktoren/flaechenwandler/p-876-duraact-flaechenwandler-101790/) 
etwas in Schwingung versetzten.
Eigentlich hat der Piezo 100nF, jedoch nahe der Aussteuergrenze 
verdoppelt diese sich auf 200nF laut Hersteller.

> 4Ω an einem Trafo mit 1:20. Welche Last sieht der Verstärker?
> Alles andere geschwurbel mal aussen vor.
> (200nF@1.3KHz=Z?)/20=Last, die der Verstärker sieht...
>
> Was ging denn nun nochmal am PDM200B nicht?
> Nimm den doch...
>
> StromTuner

Ich würde den PDM200B sofot nehmen, jedoch passt der aktuell mit seinen 
Abmaßen nicht. Ich müsste ihn also redesignen und alles unnötige 
runterwerfen. Jedoch habe ich diesen bisher noch nicht vertanden.

Aufgrund eines Mobilen Einsatzes, schaue ich halt parallel nach einer 
eigen Lösung über einen Class D Verstärker.

von Helmut S. (helmuts)


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Bei 1Hz unterere Grenzfrequenz fällt ja jede Trafolösung weg. Ein 
1Hz-Trafo wäre riesig - der hätte ca. 10kg.

von Andrew T. (marsufant)


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Helmut S. schrieb:
> Bei 1Hz unterere Grenzfrequenz fällt ja jede Trafolösung weg. Ein
> 1Hz-Trafo wäre riesig - der hätte ca. 10kg.

Tja, aber der TE wollte laut Überschrift 1300 Hz. Der Trafo wäre damit 
sehr klein.

von C. D. (marc-n)


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Helmut S. schrieb:
> Bei 1Hz unterere Grenzfrequenz fällt ja jede Trafolösung weg. Ein
> 1Hz-Trafo wäre riesig - der hätte ca. 10kg.

Aktuell plane ich den Trafo vor den Filter zu setzen. Hier habe ich ja 
noch ein PWM Signal und höhere Frequenzen. Ich lade gleich mal meine 
aktuelle Skizze/Idee hoch. Der aktuelle Treiber 
(http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpa3132d2.pdf) hat keinen integrierten 
Tiefpass, so dass ich hier direkt mein Trafo anschließen kann und das 
PWM Signal übertrage (ca. 400kHz). Erst nach der Übertragung möchte ich 
dann mit einem LC-Tiefpass tiefpassfiltern.

von C. D. (marc-n)


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Marc M. schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> Bei 1Hz unterere Grenzfrequenz fällt ja jede Trafolösung weg. Ein
>> 1Hz-Trafo wäre riesig - der hätte ca. 10kg.
>
> Aktuell plane ich den Trafo vor den Filter zu setzen. Hier habe ich ja
> noch ein PWM Signal und höhere Frequenzen. Ich lade gleich mal meine
> aktuelle Skizze/Idee hoch. Der aktuelle Treiber
> (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpa3132d2.pdf) hat keinen integrierten
> Tiefpass, so dass ich hier direkt mein Trafo anschließen kann und das
> PWM Signal übertrage (ca. 400kHz). Erst nach der Übertragung möchte ich
> dann mit einem LC-Tiefpass tiefpassfiltern.

von C. D. (marc-n)


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Marc M. schrieb:
> Marc M. schrieb:
>> Helmut S. schrieb:
>>> Bei 1Hz unterere Grenzfrequenz fällt ja jede Trafolösung weg. Ein
>>> 1Hz-Trafo wäre riesig - der hätte ca. 10kg.
>>
>> Aktuell plane ich den Trafo vor den Filter zu setzen. Hier habe ich ja
>> noch ein PWM Signal und höhere Frequenzen. Ich lade gleich mal meine
>> aktuelle Skizze/Idee hoch. Der aktuelle Treiber
>> (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpa3132d2.pdf) hat keinen integrierten
>> Tiefpass, so dass ich hier direkt mein Trafo anschließen kann und das
>> PWM Signal übertrage (ca. 400kHz). Erst nach der Übertragung möchte ich
>> dann mit einem LC-Tiefpass tiefpassfiltern.

Habe nun in einem anderen Forum 
(https://e2e.ti.com/support/amplifiers/audio_amplifiers/f/6/t/483271#pi316677=1) 
ungefähr den selben Aufbau gefunden. Jetzt frage ich mich nur, warum 
packen die den Tiefpass vor den Trafo?!

Bei meiner niedrigen Frequenz von 1Hz wird diese Lösung doch auch 
weiterhin unkomfortabel bzg. der Trafogröße.

Je nach dem wäre ein Kompromis, dass ich mit der unteren Grenzfrequenz 
auf 50Hz hochgehe.

von MiWi (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Bei 1Hz unterere Grenzfrequenz fällt ja jede Trafolösung weg. Ein
> 1Hz-Trafo wäre riesig - der hätte ca. 10kg.

Nein. Der ist - wenn die Class-D Idee ausgeführt wird genauso groß wie 
der mit Trafo für 1300Hz, denn die Modulation des Trafos mit hf bleibt 
ja bestehen. Die Frage ist nur, ob der TE fähig ist ein System zu 
entwerfen, das auch "längere" PWM-Verhältnisse am Trafo von zB. 20/80 
aushält...

Naja. Es darf selber tüffteln und es sieht ja nicht schlecht aus was 
sich da gerade entwickelt... der magische Rauch wird schon ein paar mal 
entweichen aber irgendwann paßt es dann...

MiWi

von C. D. (marc-n)


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Aktuell denke ich sogar darüber noch mehr selber zu übernehmen, wie z.B. 
die Mosfets. So habe ich freie Hand bei Wahl der Versorgungsspannung, 
hier +100V. Durch die Vollbrücke die ich aufbauen möchte, habe ich die 
Möglichkeit mit asymmetrischer Spannungsversorgung meinen Piezo trotzdem 
von -100V bis +100V auszusteuern.
So müsste ich lediglich ein IC finden, was mir den Teil bis zum Gate 
Driver liefert, wobei auch der noch einfach selber auszulegen wäre. Also 
dann bliebe mir nur noch meine PWM Logik zur Ansteuerung.

Den Aufwand möchte ich betreiben um das Problem mit dem Trafo zu 
umgehen, weil hier finde ich keinen geeigneten.

Natürlich kommt wieder der Aufwand einer Spannungsversorung von 24V auf 
100V hinzu. Hier denke ich aber an eine Spannungsvervielfachung mit 
einer Hochspannungskaskade oder derartiges.

von C. D. (marc-n)


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MiWi schrieb:
> Nein. Der ist - wenn die Class-D Idee ausgeführt wird genauso groß wie
> der mit Trafo für 1300Hz, denn die Modulation des Trafos mit hf bleibt
> ja bestehen.

Um den Trafo auszulegen suche ich nun nach einem, der für ein PWM Signal 
von 400kHz und 20W geeignet ist. Dabei soll er ein Verhältnis von 1:10 
haben, um aus max. 10V 100V zu transformieren. Ist das richtig?

> Die Frage ist nur, ob der TE fähig ist ein System zu
> entwerfen, das auch "längere" PWM-Verhältnisse am Trafo von zB. 20/80
> aushält...

Um dieses Problem zu lösen, auf was für eine Eigenschaft muss ich beim 
Trafo achten? Das er höhere Frequenzen kann?

> Naja. Es darf selber tüffteln und es sieht ja nicht schlecht aus was
> sich da gerade entwickelt... der magische Rauch wird schon ein paar mal
> entweichen aber irgendwann paßt es dann...

Ich schwanke ja immer noch zwischen meinen aktuell zwei Konzepten.
Einmal der fertige Verstärker mit dem Trafo, oder das von meinem letzten 
Post mit dem Class D Verstärker, wo ich eigene Mosfets mit höherer 
Spannung verwende. Tendiere hier auch zu eine Vollbrückenvariante, da 
ich hier eine asymmetrische Spannungsversorgung nehmen kann....

von S. K. (hauspapa)


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Wenn ich mich nicht verrechnet habe fallen bei etwas geschickter 
Ansteuerung mit einer analogen Lösung etwa 5W Verlustleistung an. Auf 
50x50 durchaus realisierbar. Selbst wenn da noch etwas Wirkanteil im 
Strom dazukommt.

Die ganzen Unwägbarkeiten mit Class D, Trafo und PWM würde ich mir für 
das bischen nicht antun. Es hat schon seinen Grund das sowas häufig 
linear gemacht wird.

Wer möchte könnte mit einer zuschaltbaren Induktivität zwischen 650 und 
1300Hz Blindleistungskompensation betrieben. Das spart dann noch einmal 
etwas, bringts aber nur wenn der Wirkanteil wirklich klein ist.

Versorgung als Boost, Kaskade oder Flyback müsst man genauer anschauen, 
ist aber nicht entscheidend.

viel Erfolg
hauspapa

von C. D. (marc-n)


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Also, aktueller Stand!

Ich habe inzwischen eine Spule von Coilcraft 
(http://www.mouser.com/ds/2/597/da2032-463371.pdf) gefunden. Mit dieser 
würde ich es einfach mal ausprobieren!

Jetzt bin ich nur noch mal am Audioverstärker dran und schwanke zwischen 
dem TPA3232D2 (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpa3132d2.pdf) der 
defintiv keinen eingebauten Filter hat. Diesen würde ich gerne wie in 
meiner vorrangegangen handschriftlichen Skizze in der Bridge-Variante 
aufbauen und mit dem im Datenblatt auf Seite 21 vorgeschlagendem 
LC-Tiefpass filtern.

Alternativ habe ich immer noch den 20W Verstärker 
MAX9744(https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/MAX9744.pdf) im Kopf. 
Jedoch bin ich mir total unsicher ob dieser nun auch ohne Filter ist, da 
auch hier auf S.21 ein Filterentwurf ist. Aber laut dem Blockdiagramm 
auf S.1 hätte ich gesagt, hier ist ein fertiger Class D Verstärker drin.

Was meint ihr?

von C. D. (marc-n)


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Hallo Zusammen,

es gibt mal wieder was neues!
Inzwischen habe ich eine Schaltung zu einem kleinen Class D Verstärker 
aufgebaut. Dieser soll keinen perfekten "Klang" haben ;), sondern 
lediglich den Piezo mit den bekannten Vorgaben (+-100V und 1-1300Hz) zum 
schwingen bringen.

Ich würde gerne mal eure Meinung hören ob das so funktionieren kann bzw. 
ob ihr Verbesserungsvorschläge habt?!

Aktuell bereitet mir auch noch der Tiefpass am Ende etwas 
Kopfzerbrechen. Ich würde der Einfachheit gerne einen oft eingesetzten 
LC-Tiefpass verwenden. Hierbei haben L1,L2 22uH und C20,C21 0,47uF. Ich 
würde gerne Folienkondensatoren einsetzen, da diese im Audiobereich 
bevorzugt werden. Jedoch sind diese bei 0,47uF und 200Vpp recht groß und 
Platz habe ich nicht. Alternativ könnte ich ja Keramikkondensatoren 
verwenden, da diese kleiner wären, aber im Audiobereich halt immer nicht 
empfohlen werden.

Was meint ihr dazu, spielt dies bei meiner Anwendung überhaupt eine 
Rolle?

Viele Grüße

von Stromtuner (Gast)


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sieh noch mal die beschaltung an


StromTuner

von Stromtuner (Gast)


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Jetzt hast Du plötzlich keine 4Ω mehr in Reihe zum Ausgang? was ist denn 
auf einmal anders, als vorher?

von C. D. (marc-n)


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Stromtuner schrieb:
> sieh noch mal die beschaltung an
>
>
> StromTuner

Oh, habe die Verbindung zwischen Vs und der Mitte der MOSFETS 
vergessen...

Oder meintest du noch was anderes?

von C. D. (marc-n)


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Stromtuner schrieb:
> Jetzt hast Du plötzlich keine 4Ω mehr in Reihe zum Ausgang? was ist denn
> auf einmal anders, als vorher?

Wo hatte ich denn die 4Ω?


An sich tue ich mir noch etwas schwer dem Widerstand in Reihe, da ich 
nicht wie ein typischer Lautsprecher einen Widerstand habe...

von Stromtuner (Gast)


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eben. da gehört auch kein Widerstnd rein. Hattest Du oben irgendwo mit 
eingezeichnet gehabt.
Wie erzeugst Du nun letzendlich die 200Volt?

StromTuner

von C. D. (marc-n)


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Stromtuner schrieb:
> eben. da gehört auch kein Widerstnd rein. Hattest Du oben irgendwo mit
> eingezeichnet gehabt.
> Wie erzeugst Du nun letzendlich die 200Volt?
>
> StromTuner

Okay, dann bin ich ja beruhigt...

Ich muss 100V erzeugen, da ich ja eine Vollbrücke habe und so eine 
asymmetrische Spannungsversorgung reicht.

Das ist jedoch noch eine andere Baustelle...
Hochspannungskaskade?

von Stromtuner (Gast)


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Bau die ersteinmal! Du hast kein Platz, denk drann.
Danach kannst Du immernoch am Piezo "ziehen".
Ich habe 100Volt(ca.) mit 160mA für meinen LED Belichter gebastelt. aber 
mit THT, wurde aber auch ziemlich klein.
Das war ein fremderregter Resonanzwandler mit einfachen Mitteln
NE555, IR2184, IRF640, serienresonanzkreis auf einem RM4 Kern.
Die Ausgangsspanung steuert die Grundfrequenz des Wandlers und hält ihn 
auf Resonanz.
Bild kann ich mal raussuschen, schwirrt hier iwo im Forum rum.

StromTuner

von C. D. (marc-n)


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Stromtuner schrieb:
> Bau die ersteinmal! Du hast kein Platz, denk drann.
> Danach kannst Du immernoch am Piezo "ziehen".
> Ich habe 100Volt(ca.) mit 160mA für meinen LED Belichter gebastelt. aber
> mit THT, wurde aber auch ziemlich klein.
> Das war ein fremderregter Resonanzwandler mit einfachen Mitteln
> NE555, IR2184, IRF640, serienresonanzkreis auf einem RM4 Kern.
> Die Ausgangsspanung steuert die Grundfrequenz des Wandlers und hält ihn
> auf Resonanz.
> Bild kann ich mal raussuschen, schwirrt hier iwo im Forum rum.
>
> StromTuner

Das Bild wäre super!

Für die 100V steht sogar eigener Platz zur Verfügung...

von C. D. (marc-n)


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Update:

So, der Class D ist inzwischen mit Filter aufgebaut und funktioniert 
allein mit dem piezo super. Jedoch ist so die maximale amplitude nur 
20Vpp. Aber hier kommt ja der Transformator ins Spiel. Dieser hat ein 
Übersetzungverhältnis von 1:10. hiermit sollte ich auf eine Amplitude 
von 200Vpp kommen.

Dies funktioniert auch soweit, bis meine Amplitude auf der Primärseite 
größer als 500mVpp wird. Bei 500mVpp habe ich eine Spannung von 5Vpp auf 
der sekundärseite am piezo Anliegen.

Sobald ich größere werde kommt es zu einem pulsartigen aufsetzen und es 
klingt als gäbe es einen kleinen Überschlag im Piezo. Ich bin aber ja. 
Och weit weg von der geplanten Amplitude.

Hat jemand eine Idee welchen Effekt ich übersehe??? Was genau beachte 
ich nicht?

von MiWi (Gast)


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Marc M. schrieb:
> Update:
>
> So, der Class D ist inzwischen mit Filter aufgebaut und funktioniert
> allein mit dem piezo super.

Fein.

> Jedoch ist so die maximale amplitude nur
> 20Vpp. Aber hier kommt ja der Transformator ins Spiel. Dieser hat ein
> Übersetzungverhältnis von 1:10. hiermit sollte ich auf eine Amplitude
> von 200Vpp kommen.
>
> Dies funktioniert auch soweit, bis meine Amplitude auf der Primärseite
> größer als 500mVpp wird. Bei 500mVpp habe ich eine Spannung von 5Vpp auf
> der sekundärseite am piezo Anliegen.
>
> Sobald ich größere werde kommt es zu einem pulsartigen aufsetzen und es
> klingt als gäbe es einen kleinen Überschlag im Piezo. Ich bin aber ja.
> Och weit weg von der geplanten Amplitude.
>
> Hat jemand eine Idee welchen Effekt ich übersehe???


Signale mit dem Oszi anschauen, Strom messen, etc ppp und hier 
einstellen,
Trafo nennen (Eigenbau? Oder zugekauft - wenn ja, was für einen?) dann 
kann man weiterdiskutieren... ClassD-Schaltfrequenz, Schaltplan, es gibt 
so viel was da schiefgehen kann... woher soll irgendwer wissen was Du 
nun genau gemacht hast?

> Was genau beachte ich nicht?

Die Netiquette....

MiWi

von MiWi (Gast)


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Marc M. schrieb:
> Update:
>
> So, der Class D ist inzwischen mit Filter aufgebaut und funktioniert
> allein mit dem piezo super.

also ohne LC-Filter nach dem Trafo?

>
> Dies funktioniert auch soweit, bis meine Amplitude auf der Primärseite
> größer als 500mVpp wird. Bei 500mVpp habe ich eine Spannung von 5Vpp auf
> der sekundärseite am piezo Anliegen.
>

dann denk einmal nach was das C vom Piezo mit der Ausgangsstufe vom 
Class D macht wenn es ungefiltert mit der Ausgangsfrequenz des Class D 
(etliche 100kHz) angesteuert wird und was ein ordentlicher Chipdesigner 
gemacht hat, damit der ClassD nicht abfackelt....


Warum denkst Du hab ich in meinem 2. Post vom LC-Filter geschrieben? 
Sicher nichtum die Buchstabesuppe zu leeren ....

MiWi

von C. D. (marc-n)


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Guten Morgen,

also jetzt noch mal der letze Beitrag etwas Ausführlicher.
Habe mich dafür entschieden doch den LC-Tiefpass vor den Trafo zu packen 
da ich nicht weiß wie der Trafo mit dem PWM Signal Klarkommt.

Der Class D Verstärker an sich ist das bereits fertige Adafruit Modul 
mit dem MAX9744. (https://www.adafruit.com/product/1752)

Auf diesem ist kein wirklicher Tiefpass vorhanden, weshalb ich diesen 
runtergelötet habe.
Aufgebaut habe ich den Tiefpass aus dem Datenblatt vom MAX9744 auf Seite 
21. (https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX9744.pdf). 
Entschieden habe ich mich für den obersten, da ich zum testen anfangs 
auch einen Lautsprecher mit 4Ohm hatte.

Hinter diesem Tiefpass sitzt nun ein Trafo DA2032-AL von Coilcraft. 
(http://www.coilcraft.com/pdfs/da2032.pdf)

Grundlage bei der Auswahl des Trafos war das dieser ein Verhältnis von 
1:10 aufweist und einen Strom von ca. 2A verkraftet.

Einen aktuellen Schaltplan habe ich euch auch angehangen. Ich habe nur 
den linken Lautsprecherausgang / oberen im Schaltplan modifiziert. Der 
"rechte" Ausgang ist unverändert wie auf dem Originalboard.

Ich hoffe ich habe nichts vergessen.

von C. D. (marc-n)


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Ergänzten habe ich einmal noch schnell die Verläufe einmal vor unter 
hinter dem Trafo aufgezeichnet.

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