Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Symmetrische Spannungsversorgung mal zwei - für Klasse H Audio Amp


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von Class H Amp (Gast)



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Hallo Forum!

Für den Betrieb von Klasse H Verstärkern braucht man ja eine potente 
symmetrische Versorgung. Zusätzlich zu den von normalen Verstärkern 
bekannten 2 Rails, also + und - mit zentriertem GND, sind zwei weitere 
Rails mit höherer Spannung vonnöten.

Diese Spannungen könnte man auf verschiedene Weise erzeugen, ob nun 
mittels Schaltnetzteilen, oder aber klassischem Trafo. Für die größere 
Anzahl an Spannungen könnte man bei der Verschaltung der Wicklungen, wie 
auch in der sekundären Gleichrichtung, diverse mögliche Wege gehen 
wollen.

Daneben ist vielleicht auch gar nicht immer der "Wunschtrafo" in der 
richtigen Parameter- Konfiguration bzw. -Kombination zu haben. Und man 
könnte versuchen wollen, dabei "kreativ" vorzugehen - um es mit vorh. 
Mitteln möglich zu machen.

Seit einigen Jahren liegen bei uns nun einige versch. Klasse H 
Verstärker - fertig zum Gebrauch - "auf Halde", mit verschiedenen 
Bedürfnissen (diverse Leistungen an 4 und/oder 8 Ohm). Zufällig 
stolperten wir gestern darüber, und es wurde diskutiert, was zu tun 
wäre.

Deshalb nun ein Anfang im Anhang (reine Diskussionsgrundlage), wie z.B. 
die Verschaltung der GR für sowohl 1. die gemeinsame Benutzung 2er 
Trafos, als auch 2. die Benutzung eines solchen, bei dem aber (wie beim 
Beispiel unten bei 2 Trafos) das 2te Paar Wicklungen nicht exakt 1/2 U 
des ersten, sondern etwas mehr (halte ich für möglich) oder gar weniger 
(ich habe ein mieses Gefühl dabei...), als dies, besitzt, aussehen 
könnte.

(Die beiden Primärwicklungen sind zwecks Übersichtlichkeit zu einem 
Symbol (mit nur angedeuteter Mittenanzapfung) zusammengefaßt, welches 
sowohl die Möglichkeit einer Parallelschaltung von 230V~ - wie aber auch 
einer Serienschaltung von 115V~ - Wicklungen "zusammenfassen" soll. 
Ähnlich soll die Darstellung der Sekundärwicklungen sowohl für die 
Verwendung nur eines, als auch zweier Trafos gelten können. Daß das 
Trafosymbol also so nicht ganz "Regelkonform" ist, ist mir klar, ich 
hoffe aber diese Erklärung jetzt ermöglicht die problemlose Verwendung 
der Zeichnung.)

Die Dioden seien ausreichend spannungsfest, und auch stromtragfähig. 
(Evtl. einmal ideal (keine Vf), einmal nicht. Der differentielle 
Widerstand aber sei außen vor.)

Die Serien-Verschaltung der ELKOs (alle gleiche Kapazität) ist auch als 
Kapazitiver Spannungsteiler zu betrachten, welcher kleinere Abweichungen 
ausgleichen könnte. Deshalb wird auch festgelegt, das Ziel seien hohe 
Rails im Spannungsverhältnis 2:1 zu den niedrigeren.

Mal angenommen, es handle sich um die versuchte Kombination eines Trafos 
mit 2kVA und 2 x 80V~ sekundär mit a): einem 600VA 2 x 40V~, und b): 
einem 800VA 2 x 48V~, und der Auswirkungen auf die mögliche Benutzung 
jener GR-Schaltung.
Wie genau wirkt sich die überhöhte Spannung bei b) aus? Verbesserung 
oder Verschlechterung des gesamten Power Factors?

Ich bitte herzlich um Kommentare, und weitere Ansätze dazu. Jegliche 
Gedanken und Ideen sind willkommen. :)

Und außerdem natürlich nicht nur dazu, sondern auch zu jeglichen 
Alternativen für die Erzeugung - sei es nur eine Änderung an der 
Gleichricht-Variante, oder eine Verlagerung auf ähnliche Konzepte mit 
Schaltreglern.

(Nun ja - vielleicht nicht unbedingt zu den völlig offensichtlichen 
Varianten mit SNT, galvanisch getrennte solche dahingehend in Spannung 
und Leistung zu kombinieren. Außer, es ginge um irgendwelche nicht 
offensichtliche Besonderheiten.)

Hoffentlich interessiert sich heutzutage überhaupt noch jemand für die 
Anwendung von Klasse H, da ja Klasse D allgegenwärtig ist. Sonst wird es 
ja vielleicht zu gar keiner Beteiligung kommen, das wäre schade.

MfG

von Michael B. (laberkopp)


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Class H Amp schrieb:
> es handle sich um die versuchte Kombination eines Trafos
> mit 2kVA und 2 x 80V~ sekundär mit a): einem 600VA 2 x 40V~, und b):
> einem 800VA 2 x 48V~, und der Auswirkungen auf die mögliche Benutzung
> jener GR-Schaltung.

Das sind 3 Trafos mit je 2, also insgesamt 6 Wicklungen. Ich sehe in 
deinem Schaltplan bloss 4 Wicklungen.

Es ist reichlich uneffektiv, die höhere Spannung mit einer eigene 
Wicklung zu erzeugen. Für die halbe Spannung "40V" dient ja schone eine 
Wicklung, da kann man die doppelte Spannung "80V" durch in Reihe 
schalten einer zweiten 40V Wicklung erreichen.

Also 4 40V Wicklungen (aus 1 oder 2 Trafos).

Oder 2 x 48V (für die kleinere Spannung innen) und 2 x 40V (für die 
draufgesetzte Spannung aussen).

von Class H Amp (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Es ist reichlich uneffektiv, die höhere Spannung mit einer eigene
> Wicklung zu erzeugen. Für die halbe Spannung "40V" dient ja schone eine
> Wicklung, da kann man die doppelte Spannung "80V" durch in Reihe
> schalten einer zweiten 40V Wicklung erreichen.
>
> Also 4 40V Wicklungen (aus 1 oder 2 Trafos).
>
> Oder 2 x 48V (für die kleinere Spannung innen) und 2 x 40V (für die
> draufgesetzte Spannung aussen).

Danke Michael, ja, das ist sozusagen "die Standardvorgehensweise". Für 
die "äußeren" Wicklungen ist bei z.B. 2 x 40V~ die ca. 4fache 
Strombelastbarkeit nötig.

Michael B. schrieb:
> Das sind 3 Trafos mit je 2, also insgesamt 6 Wicklungen. Ich sehe in
> deinem Schaltplan bloss 4 Wicklungen.

Bitte verzeih das Durcheinander: Es ging um entweder a), oder b) - nicht 
a und b zusammen.

Was ich dringend hätte konkretisieren sollen: Der 2 x 80V~ Trafo für die 
höheren Rails, mit 2kVA für die "Abdeckung" der nötigen Maximalleistung, 
ist schon länger in meinem Besitz. a) oder b) könnte ich zukaufen, um 
die niedrigen Rails zu gewinnen.

Mir geht es beim Beispiel um die sinnvollste Verschaltung der 
Gleichrichtung für die Kombination des 2 x 80V~ 2kVA mit entweder a), 
oder aber b).

Beide wären günstig erwerbbar (b extrem günstig). Und da wäre die Frage, 
ob Version b) irgendwelche unvorhergesehenen Probleme machen könnte, 
oder ob es gar zu einem zeitlich minimalst versetzten Leitvorgang der 
Brücken käme - und (kaum merklich, aber doch) besserem Power Factor. 
(Letzteres behauptet mein Kumpel steif und fest.)

(Das ist die "reale" Problematik, beste Lösung gesucht. Der Amp, der als 
erster, und mit jenem 2kVA Trafo (+ a oder b) verwendet werden soll, 
bringt bis zu 800WRMS an 8 Ohm.)

Jedoch aus allg. Interesse auch weiterhin jegliche Möglichkeit der 
Gewinnung jener Rails, auch für andere Klasse H (es sind noch weitere 
da, außerdem interessiert es evtl auch einige andere User).

von Class H Amp (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Oder 2 x 48V (für die kleinere Spannung innen) und 2 x 40V (für die
> draufgesetzte Spannung aussen).

Ja, umgekehrt ginge, glaube ich, schon mal schlecht.

Bei bestimmten Verschaltungs-Variationen scheint es offensichtlich etwas 
problematisch, wenn die Spannungen nicht 1:1 (Serie) oder 1:2 (Parallel) 
sind.
(Also wenn man die ELKOs so koppelt wie auf meinem Bild.)

Vielleicht eröffnet noch jemand mit viel Durchblick (mir mangelt es 
grade daran, es vollständig zu durchschauen), bei welchen Variationen 
genau ein Problem entsteh bzw. entstünde, und bei welchen nicht.

Obwohl ich schon fast sicher den 2 x 40V~ kaufen werde, jetzt, da ich 
noch mal über diese (gerade genannten) Probleme nachgedacht habe.

von Class H Amp (Gast)


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Class H Amp schrieb:
> Der Amp, der als
> erster, und mit jenem 2kVA Trafo (+ a oder b) verwendet werden soll,
> bringt bis zu 800WRMS an 8 Ohm.

Übrigens eine Mono-Endstufe. Nur, falls jemand darauf hinweisen wollte, 
daß 2 x 800WRMS an einem 2kVA Trafo sehr knapp sind. Und, ähnlich 
gelagert, 2 x 200W (bis zur halben Aussteuerung also) für den 
zukünftigen, kleinen Trafo (600VA) ebenfalls zuviel wären.

Letzteres "Problem" aber würde durch die mögliche Zusatz-Versorgung der 
niedrigen Rails über den kapazitiven Spannungsteiler doch eh entschärft 
- auch wenn man 400WRMS "ziehen" wollte. Oder doch nicht?

Irgendwann versteh ich meine eigene Zeichnung schon noch... verflixt, 
wenn mein eigener PC nicht eine Zeit lang unbrauchbar wäre, würde ich 
Spice runterladen. Eine Simulation könnte man beliebig abändern. Und 
alles direkt sehen.

von Michael B. (laberkopp)


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Class H Amp schrieb:
> Mir geht es beim Beispiel um die sinnvollste Verschaltung der
> Gleichrichtung für die Kombination des 2 x 80V~ 2kVA mit entweder a),
> oder aber b).

Sinnvoll sind beide nicht.
Wenn du den 80V Trafo schon hast, bräuchte der bloss eine Anzapfung bei 
40V in jeder Wicklung.
Weitere Trafos sind überflüssig.
Natürlich reichet für 40V der kleinere Trafo mit 600VA.

Class H Amp schrieb:
> Wie genau wirkt sich die überhöhte Spannung bei b) aus? Verbesserung
> oder Verschlechterung des gesamten Power Factors?

Eigentlich irrelevant, hängt von der Musiklautstärkeeinstellung ab.

Man muss das benutzen, was der H-Verstärker gerne als Hilfsspannung 
sehen will.

Ist dem das egal und hörmt man nur leise, wäre auch ein 10V~ Trafo 
effektiver.

von Class H Amp (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Wenn du den 80V Trafo schon hast, bräuchte der
> bloss eine Anzapfung bei 40V in jeder Wicklung.
> Weitere Trafos sind überflüssig.

Also, "herzaubern" kann ich diese Anzapfungen ja nicht wirklich. :)

Ich bekomme für unter 10 € einen passenden Trafo dazu. So daß ich den 
großen dann, wie gewünscht, nutzen kann. Also spricht für mich nichts 
dagegen.

Michael B. schrieb:
> Natürlich reichet für 40V der kleinere Trafo mit 600VA.
>
> (Power Factor Beeinflussung durch unpassende Spannung:)
> Eigentlich irrelevant, hängt von der Musiklautstärkeeinstellung ab.
>
> Man muss das benutzen, was der H-Verstärker gerne als Hilfsspannung
> sehen will.
>
> Ist dem das egal und hörmt man nur leise, wäre auch ein 10V~ Trafo
> effektiver.

Ja, es ist klar, wie die Differenz der tatsächlichen Aussteuerung zur 
vorhandenen Betriebsspannung den nötigen Spannungsfall, und damit die 
Verluste, beeinflußt.

Ehrlich gesagt ging es mir gar nicht vordergründig um den 
"Gesamt-Power-Factor". Ich muß wohl noch lernen, mich in diesen 
technischen Belangen vollends verständlich, und noch dazu eindeutig, 
auszudrücken.

Vielmehr interessierten mich die Wechselwirkungen zw. dem kapazitiven 
1:1 (bei gl. Kapazität) Teiler, und einer - davon abweichend eben - "zu 
hohen" oder "zu niedrigen" Spannung auf der linken Seite der Anzapfungen 
jenes kapazitiven Teilers.

Z.B. also der Spitzenwert von 48VAC dort (links vor dem BG), und rechts 
davon der Mittelpunkt des Teilers - während dieser oben ja von 80VAC 
gespeist wird. Ob hier unerwartete Effekte aufträten, interessierte 
mich.

(Erste Folgerung: Schon während der Leitendphase der Dioden flössen 
Ausgleichsströme. Natürlich erst kurz nach deren Ende - dann aber 
schnell - zum Spannungs-ausgleich führend ... Etc., pp., was alles 
geschieht (und mir evtl. unklar ist).

Ebenso umgekehrt für 36VAC statt 48VAC (diesmal also "<= 1/2 VAC außen), 
und auch noch mögliche Unterschiede bei unterschiedlicher Konfiguration 
des/der Trafos (Michaels Serienschaltung, oder meine 
Parallelschaltung...

...lustigerweise könnte man auch mit dem kleinen Trafo die kleinere 
Spannung außen von der größeren abziehen - wenn der kleine, wie in D- 
sowie EU praktisch üblich, getrennte SW hat, keine MA),

aber diese Gedankenspiele halt auch bis hin zur Betrachtung bei anderen 
Verhältnissen als 1:2. Meine Intention war, hier ein paar ungwöhnliche 
Infos zu erhalten - vielleicht sogar zu geben, falls Interesse... :)

Übrigens, da ich durch die Blume auch das allgemeine Unverständnis 
bezüglich meiner (oder egal wessen) Bereitschaft zur Verwendung zweier 
Trafos statt nur eines solchen, glaube, herausgelesen zu haben:

Sicher ist ein (passender) Trafo besser, sicherer, und sogar schöner. 
Jedoch war es nicht zuletzt eine Kostenfrage. Die Differenz von <10€ zum 
vermuteten / angenommenen Preis eines passenden Trafos wäre doch 
sicherlich für jeden, der gerne spart, oder gar sparen muß, eine 
Überlegung wert.

Außerdem wird das ganze gut versteckt, dort ist genug Platz, und 
irgendwann in nächster Zeit wird jener Class H Monoblock einem Klasse D 
Eigenbau weichen - damit aber habe ich noch nicht begonnen.

In der Zwischenzeit - also nur vorübergehend - soll der H-Amp den 
Subwoofer eines noch nicht ganz vollendeten Heimkinos wackeln lassen. 
Dazu ist ein kleiner Zusatz-Trafo gut genug, finde ich.

Bis hierhin erst mal danke für Deine Gedanken dazu. Ich werde möglichst 
bald mal (aber evtl. erst in Monaten - auch wenn die Sache dann wohl 
längst läuft, bin und bleibe ich neugierig auf o. g.) das Ganze mit 
Spice simulieren, falls keine Beiträge zum gedachten Thema "Variationen 
einer Gleichrichtung" kommen sollten, die mich schlauer machen. :)

MfG

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