Schirmgitter-Spannungsversorgung stabilisieren

[Ths S. (motorburner)]

Hallo zusammen,

ich versuche mal, mein Problem ohne Salamitaktik kurz und bündig zu 
beschreiben:
Ich benötige einen sinnvollen Ansatz (idealerweise Step-Down) für eine 
doppelte, massefreie Spannungsversorgung eines Schirmgitters (Strom 
10-50mA). Die Spannung soll 150V +- 2% bei 10-50mA betragen. Als 
Eingangsspannung steht eine schwankende Spannung von 450-550V mit max. 
2Vss Restwelligkeit zur Verfügung.

Hintergrund: Ich habe eine Circlotron-Endstufe mit einem Paar EL509 
geplant. Konzeptbedingt muss jeder Röhre eine eigene, massefreie Anoden- 
& Schirmgitterspannung zur Verfügung gestellt werden, wobei die 
Negativpole der 1. Anode und des 2. Schirmgitter sowie der 2. Anode und 
des 1. Schirmgitters verbunden sind.
Bedingt durch den großen Spannungsunterschied zwischen Anoden- (450V) & 
Schirmgitterspannung (150V) ist es nicht sinnvoll (bzw. nur unter 
massiven Verlusten) möglich, mittels RC-Glied die 150V aus der 
Anodenspannung zur Verfügung zu stellen. Weiterhin hat die EL509 einen 
sehr niedrigen Schirmgitterdurchgriff, weshalb eine unstabilisierte 
Schirmgitterspannung den Arbeitspunkt im Leerlauf merklich verschiebt 
(10V Ug1-Differenz). Somit ist eine Stabilisierung der 
Schirmgitterspannungen sinnvoll.

Für jede Anode & jedes Schirmgitter einzelne Trafoabgriffe zu nutzen war 
das erste Konzept. Das macht pro Endstufe allerdings 4 
Sekundärwicklungen alleine für die Endröhren. Für die 
Schirmgitter-Spannungsversorgungen habe ich dann jeweils einen diskreten 
Längsregler vorgesehen, der die Spannung auf 150V mehr oder weniger 
konstant regelt. Damit ließen sich die Verluste rechnerisch im Vergleich 
zur Lösung mittels Vorwiderständen schon min. halbieren, aber das würde 
dennoch getrennte Trafoabgriffe bedeuten.

Da mein Trafowickler allerdings für Stereo keine 10 Sekundärwicklungen 
(4+4x Endröhren, 1x Heizung, 1x Hilfsspannung) auf einen Kern bekommt 
und ich keine 2 Monoblöcke aufbauen möchte, bleibt im Grunde nur die 
Erzeugung der Schirmgitterspannungen aus den Anodenspannungen. Auch eine 
Standard-M2-Schaltung mit 400-130-0-130-400V-Abgriffen ist nicht so 
wirklich drin, somit fällt auch dies aus.

Die einzig für mich sinnvolle Lösung des Problems, ohne massiv Leistung 
in Hochlastwiderstände zu verbraten, wäre die Nutzung eines 
Step-Down-Wandlers, der aus der Anodenspannung von bis zu 550V (bei +10% 
Netzspannung) im Leerlauf bis 450V bei Volllast in stabilisierte 150V 
wandelt.

Konkret dachte ich an einen Minimalaufbau mit TL494 und IR2184 als 
High-Side-Treiber, die aus der negativen Hilfsspannung (es stehen -50V 
zur Verfügung) gespeist werden. Als Frequenz würde ich min. 250kHz 
ansetzen, um oberhalb der Streuspitze des AÜs zu liegen. Das Ganze 
müsste dann für Stereo insgesamt 4x aufgebaut werden.
Dazu folgende Fragen:
1. Gibt es irgendetwas, was gegen die Verwendung eines 
Step-Down-Wandlers für diesen Zweck spricht?
2. Gibt es irgendwelche zweifach-integrierten PWM-Regel-ICs als Ersatz 
für den TL494? Dann bräuchte man nur 2 anstatt 4 Regler-ICs.
3. Für die Trennung von massefreier Sekundärspannung zu massebezogener 
Regelmessung für den Regler einfach ein Optokoppler und TL431?
4. Unter der Verwendung eines IR2184 wäre die Möglichkeit einer 
Synchronsteuerung mittels Lowside-MOSFET anstatt der Diode möglich. 
Lohnt das?

Mir ist durch das Lesen anderer Threads zu Röhren bewusst, dass einige 
der Ansicht sind "ein Röhrenverstärker ist ohnehin ineffizient, da macht 
es das Verbraten über einen Widerstand auch nicht mehr aus" - ich sehe 
das aber anders. Bei Volllast würden über jeden Widerstand 15W verbraten 
werden, das wäre für Stereo eine Wärmeentwicklung von 60W - für mich 
nicht tolerierbar.

Ich hoffe, dass ich keine wichtigen Infos vergessen habe und auf Eure 
Hilfe, Tipps und Anregungen.

[B e r n d W. (smiley46)]

Falls eine Gleichspannung zwischen 12V und 32V zur Verfügung steht, gibt 
es diese DC/DC-Wandler:
https://www.ebay.de/itm/146570175841

Die Ausgangsspannung läßt sich über ein Poti einstellen und ist schon 
recht stabil.

[Ths S. (motorburner)]

Hallo Bernd,

B e r n d W. schrieb:
> Falls eine Gleichspannung zwischen 12V und 32V zur Verfügung steht, gibt
> es diese DC/DC-Wandler:
> https://www.ebay.de/itm/146570175841
>
> Die Ausgangsspannung läßt sich über ein Poti einstellen und ist schon
> recht stabil.

da sehe ich folgende Punkte:
- ich weiß nicht, ob die Ausgangsspannung massefrei ist
- die Schaltfrequenz von 75kHz ist m.E. zu nah an der Streuspitze des AÜ 
und allgemein zu niedrig (die Schleifenverstärkung ist in diesem Bereich 
noch recht hoch)

[Joachim B. (jar)]

Ths S. schrieb:
> massefreie Spannungsversorgung eines Schirmgitters

am Schirmgitter unmöglich, das ist kein 2pol

Wenn du einen galvanisch getrennte Versorgung haben möchtest das ist 
möglich, aber ein Pol muß dann auf eine dem Schirmgitter zugehörige 
Masse.

B e r n d W. schrieb:
> es diese DC/DC-Wandler:
> https://www.ebay.de/itm/146570175841

von galvanischer Trennung steht nichts in der Beschreibung und was nicht 
beschrieben wird wird auch nicht garantiert.

[Ths S. (motorburner)]

Hallo Joachim,

das Circlotron-Schaltungskonzept verlangt massefreie Spannungen. Die 
Kathoden der Endröhren liegen ebenfalls nicht auf Masse, somit zählt nur 
die Spannungsdifferenz zwischen Kathode und Schirmgitter.

Galvanische Trennung zwischen Ein- und Ausgangsspannung ist nicht 
unbedingt notwendig, Hauptsache kein Massebezug.

Da fällt mir aber auf.. die Ansteuerung (also Regelbaugruppe) müsste 
ebenfalls massefrei sein, ergo floating.

[Joachim B. (jar)]

Ths S. schrieb:
> somit zählt nur
> die Spannungsdifferenz zwischen Kathode und Schirmgitter

und das gibt es nur mit einem 2ten Pol egal ob es verstanden wird oder 
nicht.

Wer elektrische Eisenbahnen oder Carrerabahnen verkabelt hat weiß das. 
Der Phasenprüfer auch Lügenstift genannt funktioniert nur weil es dabei 
um Wechselspannung geht und man kapazitiv an Erde angebunden ist, also 
auch 2polig.

Eine Spannungsdifferenz kann nur zwischen 2 Polen existieren.

[Karl B. (gustav)]

So in etwa?
Dann muss Eingang auch symmetrisch sein.
Zeig mal Deine Schaltung als Schaltbild. Ein Schaltbild sagt mehr als 
tausend Worte.
Für mich hat Schirmgitter in einer Pentode immer Bezug auf irgendwas.
Schirmgitterstrom plus Anodenstrom Bezug auf Strom über Katode.

ciao
gustav