Ich werkle gerade an einer AB-Endstufe. Kleinleistung, so um 10 Watt, gemittelt.
MOSFET sind da ein bisschen schwierig, weil fast durchgehend für Schaltbetrieb optimiert. Da guckt man ins Datenblatt, in das SOA-Diagramm, und stellt fest, dass die DC-Kurve ganz fehlt. Gut, Audio ist kein DC. Aber so ein 50 Hz-Buckel dauert auch schon 10 ms. Wird eng. Außer ich nehme die schweineteueren linearen von IXYS.
Bisher dachte ich: Nehme ich halt ein NPN / PNP-Darlington-Pärchen. Die Verheizen XY Watt und um den Rest muss ich mir keine Sorgen machen.
Möglicherweise eine Fehlannahme.
Jetzt stöbere ich ein bisschen bei Mouser, und finde das hier:
Und prompt lächelt mich auf Seite 3 ein SOA-Diagramm an. Und der verträgt wohl auch nur 2 A bei 15 V VCE.
Passt alles noch, im AB-Betrieb heißt ja viel Strom = wenig VCE. Aber wenn ich jetzt 100 Watt veheizen möchte. Muss dann nach "linearen" PNP/NPN Transistoren suchen?
NPN und PNP Transistoren sind immer linear. Bei den gewünschten 10 W würde ich "einfache" Transistoren nehmen. Darlingtons sind da unnötig. 2A Kollektorstrom reichen da auch aus. Als Anregung einfach Schaltungen von alten Radios ansehen.
100 W sind für einen einzelnen Transistor zu viel. Auch wenn das die maximal zulässige Verlustleistung ist, bekommt man die nicht mit "normalen" Kühlblechen abgeführt. Da schaltet man besser mehrere Transistoren parallel (mit Emitterwiderstand zur Symmetrierung).
'Lineare' BJT in dem Sinne gibt es nicht, weil sie das alle können. Es hängt vom drumherum ab.
Ich gucke für sowas immer zuerst bei Elliot und siehe da, er hat sowas mit Darlingtons, wenn auch in Sziklai Konfiguration:
https://sound-au.com/project76.htm
Die Sziklais geben natürlich eine hohe Verstärkung und deswegen kannste die direkt mit einem OpAmp antreiben.
Gut, für 10W übertrieben, wenn man da aus didaktischen Gründen keinen IC will, tun es tatsächlich TO220 oder sogar TO126/SOT89/SOT223. Welches Modell da gerade 'hohe Verstärkung, gleichmässig über den Strom' bietet weiss ich aber nicht.
In meinem Onkyo werkelt ein 2SC5198/2SA1941 Paar.
Onkyo gibt dafür 130W sinus an, Toshiba jedoch nur 70W.
Die Schaltung im Onkyo sieht aber nicht danach aus, als daß sie einen Ausgangskurzschluß verkraftet.
Da gibts doch fertige ICs, z.B. LM1875.
Die habe auch gleich Schutz gegen Kurzschluß, Übertemperatur usw.
eingebaut.
Oder bis 100W: TDA7293
Mein Auto fährt auch 'bis 350km/h'.
Wenn es den Grand Canyon herunterfällt.
Die nötige 'high Efficiency' Extrabeschaltung damit der TDA7293 die 100W aushält übersteigt an Aufwand einen diskreten 100W Audiocerstärker, ist also völliger Humbug. 55W kann der Chip real liefern. Das reicht natürlich für chinesische '8000W Verstärker'.
Da gibts doch fertige ICs, z.B. LM1875.
Die habe auch gleich Schutz gegen Kurzschluß, Übertemperatur usw.
eingebaut.
Es kommt darauf an, was man erreichen will. Wer Erfahrungen mit Schaltungen sammeln will, sollte auf diskrete Bauteile zurückgreifen. Einfacher ist natürlich die Verwendung fertiger ICs, wobei der Lerneffekt geringer ist. Wer es sich einfach machen will, sollte konsequenterweise gleich fertige Module kaufen.
Im Prinzip eine gute Idee, und die Schaltung mit 9W an 8 Ohm und 18W an 4 Ohm passt auch genau in die Anforderung, aber ich finde diese Schaltung trotzdem unmöglich, sie stammt auch nicht von Elliott (der erwähnt nur dass man anstelle der 1N4007 wohl besser 3A Dioden nehmen soll), sondern Rohit Balkishan.
Die Schaltung hat KEINERLEI Schutz vor Kurzschluss und Überlastung, zudem
finde ich es unmöglich, den nicht bei kapazitiven Lasten stabilen TL074 mit 10-100(22)nF zu belasten, man nimmt den Betonklotz an der Sitze einer Lette die man auf der Nase balancieren soll. Das widerspricht nicht nur sämtlicher Schaltungstheorie, sondern macht auch nichts als Probleme "Due to the high slew rate of TL074, the capacitor C5 must have a minimum value of 22nF. If after a few moments of powering up, the amp goes into oscillation or produces a humming sound (with speakers connected) or you find that the power transistor supplies drop (this may happen even without connecting the speakers), accompanied by mild heating up of the o/p transistors then the culprit surely is the opamp (A2). To solve this problem, simply increase the value of C5, and test it again. Make sure that oscillation / hum does not set in even when you connect/disconnect an audio source"
Also eine Schaltung, die eher zeigt, wiean es NICHT bauen soll.
Die Schaltung hat KEINERLEI Schutz vor Kurzschluss und Überlastung,
Zuverlässiger Schutz ist bei diskreten Aufbauten schon eine Herausforderung.
Viele verzichten darauf oder schalten das Lautsprecherrelais, was nicht zuverlässig ist. Ein Relais braucht Zeit zum Abfallen bzw. kann durch den Überstrom verschweißt sein. Der Schutz sollte daher ohne viel Umwege direkt an der Basis des Endtransistors eingreifen.
Schnell sind beim Anklemmen der Lautsprecherkabel mal nicht alle Litzen unter der Klemme. Und wenn man dann das Kabel bewegt, können sie sich berühren. Dadurch sind schon viele Verstärker gestorben. Oder nach zuviel Alkohol und Lautstärke auf Anschlag.
Schnell sind beim Anklemmen der Lautsprecherkabel mal nicht alle Litzen
unter der Klemme.
Das frage ich mich schon sit Jahrzehnten:
Warum haben Lautsprecherkabel immer "offene" Litzen?
Warum werden keine Kabelschuhe oder Aderendhülsen verwendet, oder die Litzenenden wenigstens verzinnt?
Warum werden keine Kabelschuhe oder Aderendhülsen verwendet, oder die
Litzenenden wenigstens verzinnt?
Es dir aber freigestellt, sowas zu machen. Vermutlich werden viele Endkunden davon noch nie gehört haben und klemmen deswegen die Litzen ohne alles. Und bei Zimmerlautstärken ist das auch kein Problem.
Zuverlässiger Schutz ist bei diskreten Aufbauten schon eine
Herausforderung.
Nicht direkt. Zumal im Leistungsbereich bis 10W dann ja ein einfacher Überstromschutz reicht. Die SOA des Endstufentransistors geht bei diesem Strom ja noch von U_ce = 0 .. Vcc.
Viele verzichten darauf oder schalten das Lautsprecherrelais
Das ist kein entweder - oder. Ein Lautsprecherrelais schützt auch vor Einschaltplopp und DC. Und vor allem schützt es den Lautsprecher.
Die angesprochene Schutzschaltung schützt aber den Verstärker. In meinen Eigenbauten lasse ich die auch meistens weg. Da gibt es weder lose Litzen noch bastle ich im Vollrausch an der Verkabelung. Auch Meerschweine - die dem Hörensagen nach ganz gern an Lautsprecherkabeln nagen - habe ich keine.
Bühnenequipment ist natürlich eine andere Baustelle. Meist geht es bei solchen Schaltungen aus den Netz aber darum, sie idotensicher zu machen. Ein sinnloses Unterfangen!
'Lineare' BJT in dem Sinne gibt es nicht, weil sie das alle können.
Mein Senf dazu: Lineare Transistoren habe ich noch nie gesehen und auch noch nicht vom Hörensagen kennen gelernt. Linear wird die Gesamtschaltung nur aufgrund ordentlicher Gegenkopplung.
Gemeint sind möglicherweise Transistoren, die speziell für Audiozwecke gezüchtet sind, was Transitfrequenz, SOA, möglichst konstanter Stromverstärkungsfaktor unabhängig vom Kollektorstrom, Verlustleistung und Spannungsfestigkeit angeht.
Wenn die vorgeschlagenene Typen nicht reichen für 10Watt. Wie wäre es mit TIP 41 und TIP42? Und ja, das sind keine Darlingtons. Für ein bissl Audio-Verstärker bauen sind die allemal gut genug.Damit dürften sogar über 20 Watt möglich sein.
Uralte Dinger die keine besondere Audioqualität zulassen (nicht besser als IC-Verstärker, aber wir wissen natürlich nicht, ob er die überhaupt anstrebt)
IRF530 und IRF9530
sind für Audio Endstufen geeignet
Nein, die sind nicht mal elektrisch komplementär ähnlich, sondern nur geometrisch gleich, P leitet aber nur halb so gut wie N, man bräuchte den doppelt so grossen P. Diese steinalten MOSFETs haben zwar noch eine grössere SOA, aber für Audio eine viel zu hohe UGS(th). Für Audio verwendete man laterale MOSFETs wie BUZ900-903 2SK176 2SJ56 2SK1058 2SJ162. Wenn es unbedingt sein muss heute also ALF/ECF/ECX08/10/16P16/20+ALF/ECF/ECX08/10/16N16/20 (Exicon lateral, eigentlich ist lateral nicht gut, hohe Kapazität, aber kein 2nd breakdown und besser parallelschaltbar wegen niedriger UGS(th) und damit geringerer Spannungsabweichung der UGS(th) von Exemplar zu Exemplar als vertikale MOSFETs) oder eben welche mit wirklich grosser SOA, nicht dem Witz eines IRF530, wie
lineare MOSFET mit grossem SOA Bereich: FDL100N50: (100V/20A oder 20V/100A DC), IXFK-FX420N10T (10A bei 30V DC, 0.09K/W) IXFK-FX170N20P (30A Bei 30V DC 0.12K/W), IPT008N06NM5LF bis IPB110N20N3LF, IXTA15N50L2 bis IXTX90N25L2
Für Dich? Es gab jede Menge diskreter Endstufen, die Kurzschluß oder
Leerlauf klaglos überstanden.
Nö, für mich nicht, aber viele Kaufteile sind ungenügend geschützt. Meinen Onkyo (130W) möchte ich jedenfalls nicht unter Last kurzschließen, der wird sicher die Hufe strecken.
Bei 10W ist das noch kein großes Problem mit dem SOA, aber ich vermute einen Schreibfehler, darunter schreibt er ja 100W.
Die DDR ELA Einschübe 50W mit KDxxx liefen sehr zuverlässig und die konnte man unter Last kurzschließen. Die Schutzschaltung war eine Art Widerstandsmeßbrücke, die Emitterwiderstände mit dem Lastwiderstand bildeten die eine Hälfte der Brücke. Bei zu kleiner Impedanz wurde aussteuerungsabhängig die Basisspannung geklemmt. Es gab also keine Ansprechzeitverzögerung, wo der Transistor bereits überlastet werden konnte.
Zuerst einmal vielen Dank für die vielen Hinweise, und aufgezählten Bauteile. Passende MOSFET kosten irgendwie immer über 10 Euro. Ich werde in der nächsten Iteration mit TIP2955 und TIP3055 losziehen. Die sind explizit für "Audio Amplifier" gedacht.
Die haben sogar ein gemeinsames Datenblatt, mit dem Hinweis, für den PNP-Typ einfach ein Minus vor einige Werte zu setzen.
Tatsächlich ist das jetzige Ziel überschaubare 10 Watt. Die 100 Watt waren für irgendwann-später-wenn-mal-Zeit-ist. Ich gehe davon aus mein Wohnzimmer mit 10 Watt absolut angemessen beschallen zu können.
Weitere To-Dos: Überstromschutz. Intern habe ich die Verdrahtung ja im Griff. Extern mit der Lautsprecher-Verkabelung kann's tatsächlich mal dumm laufen.
Der jetzige Stand ist hier dokumentiert (Für den Eigenbedarf ohne Anspruch auf Irgendwas)
IRF530 und IRF9530
sind für Audio Endstufen geeignet
Diese steinalten MOSFETs haben zwar noch eine
grössere SOA, aber für Audio eine viel zu hohe UGS(th)
Letzteres ist Blödsinn. Es bedeutet lediglich, daß man eine geeignete Schaltungstechnik verwenden muß. Das hat man in den Anfangszeiten, als alle MOSFET höhere U_gs_th hatten als heute, ausreichend geübt.
Entweder setzt man sie herkömmlich als Sourcefolger ein (kopiert also die Schaltung mit Bipolartransistoren), dann braucht man eine um ca. 10V höhere (aber kaum belastete) Versorgungsspannung für die Spannungsverstärkerstufe. Für hohe Ausgangsleistungen ist das das Mittel der Wahl (auch wenn die genannten MOSFET dafür etwas klein sind). Das wird/wurde auch für Bipolar-Endstufen so gemacht.
Oder man betreibt sie "falsch herum" quasi als gemischtes Bipolar+MOSFET Sziklai-Paar, wie das z.B. Elektor mit dem HEXFET-MPA zeigt. Bis auf die grenzwertige Frequenzkompensation ist das eine sehr vernünftige Endstufe, die für 50W an 8Ω bis 70W an 4Ω sehr gut taugt.
Letzteres ist Blödsinn. Es bedeutet lediglich, daß man eine geeignete
Schaltungstechnik verwenden muß.
Es bedeutet dass man zur Stromverteilung bei Parallelschaltung hohe Unterschiede in der UGS, ausgleichen muss um dennoch halbwegs anständige Stromverteilung zu bekommen und damit recht hochohmige Source-Widerstände braucht, die (neben dem Spannungsverlust und damit einhergehender Verlustleistung) den Ausgang der Endstufe zunächst mal hochohmig machen, was man durch starke Gegenkopplung auch nur teilweise ausgleichen kann, also immer schlechter als bei bipolaren da steht.
Oh Mann, wenn die Honks hier wenigstens die Grundlagen kennen würden...
Und auch ohne Parallelschaltung steht man mit MOSFETs mit hoher UGS(th) schlechter da.
