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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Audioverstärker Klasse D Schaltplan gut?


Autor: Stefanie B. (sbs)
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Hallo!

Zuerst mal die Lage
Ich möchte während des Fahrradfahrens Musik hören.
Auf Kopfhörer möchte ich verzichten, da sie mir beim Fahrradfahren 
schnell aus den Ohren rutschen.
Also habe ich mich entschlossen, ein Lautsprecher am Fahrrad zu 
montieren, der über eine eigene Endstufe gesteuert wird.

Als Ziel habe ich mir gesetzt, dass diese Endstufe aus einem Dynamo 
gespeist (nominal 6V 3W) werden soll. Da die Eingangsleistung relativ 
klein ist und nicht größer sein soll, möchte ich versuchen den 
Wirkungsgrad optimal zu gestalten.
Dazu habe ich mir einiges zu Verstärkern angelesen. Ein Klasse D 
Verstärker kann theoretisch einen Wirkungsgrad von 100% haben, also ist 
er für meine Zwecke gut geeignet.

Für die praktische Umsetzung habe ich den Schaltplan im Anhang gemacht.
Den Verstärker habe ich schon in diesen Thread angesprochen:
Beitrag "Verständnisfrage - OPamp - PWM"

Daher jetzt die Frage(n):
Wie bewertet ihr den Schaltplan?
Was kann ich verbessern?
Wo seht ihr Probleme?

Gruss
Stefan

Autor: Andreas L. (andreasl)
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Ich würde lieber aus dem Dynamo einen kleinen Akku laden, der als Puffer 
dient wenn Du zu langsam fährst oder zum Stehen kommst. Wenn Du langsam 
fährst, soll ja vorkommen, wird deine Endstufe anfangen zu verzehren 
oder auszusetzen.
Gruß
Andreas

Einen Nabendynamo hast du nicht?

Autor: Stefanie B. (sbs)
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Ich habe neuerdings einen Nabendynamo DH-3N80, mein alten Seitenläufer 
habe ich auch noch drangelassen.

Den Nabendynamo habe ich mit einem Osziloskop ausgemessen:
ca 0-30 Hz, verzerrter Sinus, unbelastet 50Vpeaktopeak.

Den Seitenläufer habe ich nicht ausgemessen, gehe aber davon aus, dass 
er ähneliche Spannungen/Ströme liefert.

Gruss
Stefan

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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@Stefan B

Hast Du denn einen guten Nabendynamo?
Sonst macht es nach meiner Ansicht nicht viel Sinn.

Autor: yalu (Gast)
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Der LM339 hat einen Open-Collector-Ausgang, und die Pullup-Widerstände
fehlen bei beiden. Ich würde aber statt dessen einen normalen OpAmp
mit Gegentaktausgang nehmen und nicht zu geringem Ausgangsstrom
nehmen, da IC1b als Gate-Driver fungiert. Die maximale postive und
negative Ausgangsspannung sollten betragsmäßig möglichst gleich, sonst
wird das Tastverhältnis bei Eingangsspannung 0V nicht 50%.

Eigentlich brauchst du IC1b gar nicht. Wenn der Ausgang stark genug
ist, kannst du die Gates genauso gut mit IC1a treiben.

Ohne es genau nachgerechnet zu haben, scheint mir der PWM-Generator
eine viel zu niedrige Frequenz zu haben. Sie sollte deutlich oberhalb
der höchsten zu übertragenden Audiofreqeuenz liegen.

Am Audioeingang würde ich noch einen Koppelkondensator einfügen, der
eventuelle Gleichanteile eliminiert.

Die Induktivität am Ausgang scheint, zumindest für 4-oder
8-Ohm-Lautsprecher, zu groß.

Hast du dir über die Linearität des PWM-Generators Gedanken gemacht?
Ich könnte mir vorstellen, dass es einen nichtlinearen Zusammenhang
zwischen Versorgungsspannung und der maximalen Ausgangsspannung des
OpAmps gibt, der evtl. den Brumm des Dynamos im Lautsprecher hörbar
macht.

Da liegen sicher auch noch einige andere Dinge im Argen. Gibt es so
eine Verstärkerschaltung nicht irgendwo fertig zum Runterladen?

Autor: yum (Gast)
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Also mir scheint dieser Verstärker etwas sehr Spartanisch ausgefallen zu 
sein, da er keinerlei Rückkopplung hat. Da du die Eingangspannung nicht 
stabilisierst würde ich mindestens eine DC Rückkopplung machen. Bei 
einer solchen Fet-Steuerung würde ich sogar umbedingt eine 
AC-Rückkopplung machen.

Mein Tipp:

1. Nur 1 Dynamo (Spart Geld und Reibungsverluste)
2. Einen Vollbrücken Class-D machen, bei diesen kleinen Leistungen gibts 
"fertige" Class-D verstärker IC (noch 1-2 Kondensatoren + Spule 
anschliessen --> fertig). Die Eingangsspannung sollte jedoch bei den 
meisten einigermassen stabil sein --> Noch einen Getakteten 
Spannungswandler -> fertig

Autor: Karlheinz (Gast)
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Hallo Yum,

kannst Du einen bestimmten Baustein empfehlen?

Gruß

Karlheinz

Autor: yum (Gast)
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Es giebt verschidene Typen

Ich habe jetzt gerade schnell bei National Semi nachgeschaut:

Auswahl: http://www.national.com/cat/index.cgi?i=i//303

Giebt einige (alleine National Semi hat 647 zur Auswahl)

Bezuglich Schaltbild und weiteren infos unbedingt das Datenblatt 
anschauen.

Autor: yum (Gast)
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ooops sorry sind nur 15 verschiedene, und dabei nur mono :(

naja 2x http://www.national.com/mpf/LM/LM4670.html oder so würden gehen.
(Spannungswandler nicht vergessen)

Autor: Nicht_neuer_Hase (Gast)
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(Vor fast 40J. habe ich schonmal ein Transistorradio mit dem 
Fahrraddynamo betrieben, war dicke laut genug ... )

Einfache und gute Lösung wäre die von Andreas Lar vorgeschlagene:

Dynamo zur Pufferung eines Geräteakkus verwenden, Spannungsverdopplung
bis 9V Gerätespannung nicht notwendig, falls Licht aus separatem Dynamo 
betrieben wird.

Wenn's unbedingt Klasse "D" sein muss, auch egal ( Klasse "B" hat 
theoretisch Pi/4 Wirkungsgrad bei Vollaussteuerung ).

Ein Seitendynamo [ Polpaarzahl 4 (?)], den ich mal gemessen hatte, 
lieferte im Leerlauf ca. 40 Volt Spitze-Spitze.
Frequenz bei 15 km/h = 4,17 m/s und 2 cm Antriebsraddurchmesser müsste 
etwas weniger als

4,17 m/s / ( 0,02 m * Pi ) * 4 = 265 Hz

betragen.

Gruss

Autor: Stefanie B. (sbs)
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Nicht_neuer_Hase wrote:
> (Vor fast 40J. habe ich schonmal ein Transistorradio mit dem
> Fahrraddynamo betrieben, war dicke laut genug ... )
>
Ok dann kann ich den Wirkungsgrad ja vernachlässigen.

> Einfache und gute Lösung wäre die von Andreas Lar vorgeschlagene:
>
> Dynamo zur Pufferung eines Geräteakkus verwenden, Spannungsverdopplung
> bis 9V Gerätespannung nicht notwendig, falls Licht aus separatem Dynamo
> betrieben wird.
>
> Wenn's unbedingt Klasse "D" sein muss, auch egal ( Klasse "B" hat
> theoretisch Pi/4 Wirkungsgrad bei Vollaussteuerung ).

Nein, es muss nicht Klasse D sein. Ich befürchtete nur, dass auf Grund 
der niedrigen Leistung eines Dynamos + Wirkungsgradverluste des 
Selbstbaus am Ende doch nicht so viel rauskommt.
Ich werde mich mal nach geeigneten Alternativen umsehen.

Gruss
Stefan

Autor: Herbert von Caravan (Gast)
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Bedenke aber bei Dynamobetrieb auch, daß die Musik entsprechend der 
befahrenen Strecke langsamer wird, wenn es bergauf geht.

Das bedeutet langsam Walzer bei Steigung > 10% und Techno bei Gefälle.

;-))

Hochachtungsvoll
Herbert von Caravan

Autor: Nicht_neuer_Hase (Gast)
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"Das bedeutet langsamer Walzer bei Steigung > 10% und Techno bei 
Gefälle."

Und bei Kopfsteinpflaster Hip-Hop ???

;-))

Gruss

Autor: Herbert von Caravan (Gast)
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Ganz grünau!

Herbert

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