[sn4]

Die funktionieren in Protel aber nicht (soweit ich weiss)...

[Rumgucker]

...gleiche Libs für andere Simulatoren bzw. andere Spices.

[sn4]

Mach es jetzt auch mit LTSpice. Allerdings weiss ich jetzt nicht so recht, das PWM sieht hier so aus wie nach Theorie aufgezeichnet... :

PWM

Dafür seh ich jetzt auch noch einen Unterschied mit dem Komparator. Das Ausgangssignal schwankt zwischen 0V und etwa 3V im Vergleich zum OP wo es zwischen -3V bis 3V schwankt.

[Rumgucker]

...manche Komparatoren haben einen massebezogenen Ausgang. Das sind eben die Bindeglieder zwischen anologer und digitaler Welt.

[sn4]

Nun frage ich mich aber, was denn jetzt an dem PWM Signal noch besser sein könnte/müsste oder auf was ich noch achten muss. Die Schaltung sieht übrigens so aus:



Schema

[Rumgucker]

...rote Schleife in die fallende Flanke?

Ich steh auf rote Schleifen an PWM-Pulsen....

[sn4]

Was ist denn eine rote Schleife in einer Flanke ???

Aber die fallende Flanke sieht so aus: (Max Step = 0.0001 us)

[Rumgucker]

...war doch ein Gag, sn4

[sn4]

Wie soll ich denn sowas wissen

Aber wieso siht dieser Teil der Schaltung bei Ampericher und Beobachter viel komplizierter aus und wieso verwenden sie viel mehr Bauteile dafür?

Was ist denn das Problem? Etwa Schwankungen der Versorgungsspannungen der OP^s oder was?

[sn4]

Und den irfb23n15d find ich auch nicht in der Library von hier. Also nehm ich halt mal bipolar-Transistoren, welche sind da geeignet (also solche, die schon bei LTspice dabei sind, bin zu faul im Netz die Models zu suchen...)

Dann noch grundsätzlich:

Ich behaupte jetzt einfach mal, dass 10 Watt Ausgangsleistung doch eingentlich für 99% aller Fälle zu Hause ausreichen oder?

Bei Zimmerlautstärke pendeln wir doch irgendwo zwischen 0.01 und 0.1 Watt.

Also an 2 Ohm Last(4 Ohm LS, etwa minimal 2 Ohm) fliesst doch dann ein Strom von etwa 2.2 Ampere für die 10 Watt. (also jetzt nur mal so über den Daumen natürlich, ohne Verluste jeglicher Art)

Wieso müssen dann die Transistoren für 20 A ausgelegt sein? Wieso brauch ich eine Versorgungsspanunngn von +/- 63 Volt?
Dareichen doch dann auch +/- 20 Volt wirklich ausreichend...

Habe auch mal eine analoge 50 Watt Endstufe gebaut und auch da ist der Lautstärkeregler höchstens auf etwa 11 Uhr. Und ich höre schon mal sehr laut Musik, vielleicht bin ich ja deshalb auch schon ein wenig dumm gell Rumgucker :P

[Rumgucker]

...warum deren Schaltungen immer so kompliziert aussehen, weiß ICH wirklich auch nicht. Da fragst Du ja genau den richtigen

Aber im Ernst: bei hohen Frequenzen werden Kondensatoren auf einmal zu Spulen, Spulen werden zu Schwingkreisen, Platinen werden zu Kapazitäten und Gegenkopplungen werden zu Rückkopplungen.

Um derartigen Effekten zu begegnen, gibt es zwei grundsätzliche Philosophien:

1. die "viel-hilft-viel"-Philosophie
2. und die "denk-nach"-Philosophie

Der HF-Techniker ist ein Anhänger der 2.Denkweise. Er MUSS aus allen Nöten eine Tugend machen. Das bringt sein Beruf mit sich. Wenn ein echter HF-Entwickler einen Kondensator einer bestimmten Bauart an eine ganz bestimmte Stelle einer ganz speziell geformten Platine setzt, dann weiß er ganz genau, was er da tut.

Der Audiotechniker ist dagegen im Normalfall Anhänger der 1.Strategie. Das sieht man schon an den Schaltbildern. Typisch für einen typischen Audiotechniker ist die Parallelschaltung von Kapazitäten, um deren interne Induktivität zu mindern.

Ein Audiotechniker baut in den Betriebsspannung eiskalt fünf Kapazitäten parallel, nur um dann im Ausgang des D-Amps erstmal wieder eine (unverzichtbare) Induktivität einzusetzen.

Würde ein Audiotechniker tief nachdenken, dann würde er sich in der Powerleitung vier Kondensatoren sparen und am Verstärkerausgang die Induktivität. Aber das kann er ja nicht, weil er ja in NF und nicht in HF denkt.

Die D-Amps sind problematisch. Denn sie machen NF, benötigen aber zur Konstruktion einen HF-Techniker. Ein HF-Techniker hat nun aber wieder keine Ahnung von NF-Technik.

Dieses Forum wird uns hoffentlich nach und nach helfen, die Pfade der 1.Philosophie zu verlassen und mal über den Tellerrand der "20kHz" hinaus zu schauen. Was wir hier brauchen sind Leute, die MW-Sender bauen können. Die wissen, was einen Keramik- von einem Vielschichtkondensator unterscheidet.

Sobald solche Leute hier sind, werden hier vermutlich ähnlich peinliche Fragen gestellt werdem wie Du das gerade eben getan hast.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von sn4
Wieso müssen dann die Transistoren für 20 A ausgelegt sein? Wieso brauch ich eine Versorgungsspanunngn von +/- 63 Volt?
Dareichen doch dann auch +/- 20 Volt wirklich ausreichend...

20V Spitzenspannung bringen 14V sinus, also 50W an 4 Ohm. Bei 20V Spitzenspannung fließen 5A Spitzenstrom. Soweit, so gut.

Leider ist die Impedanz des Laustprechers ziemlich fies. Da gibt es Kapazitäten, Induktivitäten und allerlei sonstiges Gekrüppel. Dadurch können höhere Ströme auftreten.

Bei (selbstschwingenden) D-Amps tritt bei hohen Aussteuerungen ein sehr fieser Effekt auf: die Schaltfrequenz sinkt von 500kHz und bricht schließlich ins Hörbare ein! Bei Dreieckgeneratoren geschieht das grundsätzlich später, aber tritt ebenso auf.

Daher sollte man D-Amps nicht allzuweit aussteuern. 2/3 der möglichen Spitzenspannung.. höchstens! Dabei werden nur 40% der möglichen Leistung erreicht. Pessimistischer sollte man mit 25% rechnen, ich hatte das im alten Forum mal gezeigt.

Um das zu kompensieren, muß man die Betriebsspannung verdoppeln. So werden aus +/-20V schließlich +/-40V und bringt trotzdem nur 50 Watt. Da die Ausgangsleistung jedoch nunmal 50 Watt beträgt, reicht trotz der erhöhten Spannung ein 50W-Netzteil. Ein analoger Verstärker hätte wegen seiner Verluste bei geringerer Spannung ein 75W-Netzteil gebraucht.

Der einzige Nachteil bei der höheren Spannung liegt in der Verfügbarkeit spannungsfester und schneller Halbleiter.

P.S.: MOS-Transistoren sind (bei gleicher Leistungsfähigkeit) grundsätzlich vielfach schneller als BJTs.

[sn4]

MW Sender bauen ist doch ein Klacks also bitte

Okay, okay, wirst schon recht haben. Aber irgendwann lohnt es sich dann meiner Meinung auch mal mehr, die Schaltung mal aufzubauen und schauen, wo die Probleme sind, falls überhaupt vorhanden. Die 200 kHz sind ja auch nicht gerade HF pur...

Aber kannst du mir jetzt noch sagen welcher Transistor denn schnell schaltet?

[sn4]

Danke, Danke für die Antworten. Ich werd dann mal, wenn ich ein bisschen mehr noch den Durchblick habe dafür einen Artikel für Anfänger schreiben, damit nicht jedesmal die gleichen Fragen auftauchen!

[Rumgucker]

Eine PWM hast Du ja nun kennengelernt. Wir haben uns hier im Forum auf 500 kHz Trägerfrequenz geeinigt. 1 us ist das Ausgangssignal also auf +Ub und eine weitere Mikrosekunde auf -Ub.

Sowas kann man mühelos mit BJTs schaffen.

Das Problem beginnt erst bei Aussteuerung. Schon bei minimalen Aussteuerungen verkürzt sich die eine Halbwelle der Periode sichtbar. Und die andere Hälfte verlängert sich entsprechend.

Bei höheren Laustärken können 95% von einer Halbwelle gebraucht werden. Dann verbleiben für die andere Halbwelle nur noch 5%.

5% von 2 Mikrosekunden Periodendauer ergibt 100ns. Und spätestens da versagen leistungsstarke BJTs. Das schafft nur noch MOS.

Nur noch MOS?

Nein! Spotnick kam auf die Idee, viele kleine (schnelle) BJTs parallel zu schalten. So gehts natürlich auch. Aber es ist schon mühsam, hat keinen wirklichen Vorteil und kostet vielfach mehr, als MOS-Transistoren.

ALLERDINGS muß man auch sagen, daß MOS-Transistoren nicht ganz leicht anzusteuern sind. Genaugenommen muß man sogar sagen, daß es sehr schwer ist, die an sich äußerst schnellen MOS-Transistoren auch genügend schnell anzusteuern.

Durch die Wahl von MOS-Transistoren hat man das geschwindikeitsproblem sozusagen von der Endstufe in den Endstufen-Treiber verlagert. Dort hat man allerdings bessere Chancen auf Lösung, einfach weil die benötigten Ströme und Spannungen vielfach geringer sind.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von sn4
Die 200 kHz sind ja auch nicht gerade HF pur...

Vorsicht. Zwar beträgt die Grundfrequenz nur 500kHz, aber wir haben es nicht mit Sinus, sondern mit Schaltern zu tun. Die erzeugen Rechtecke. Eine Rechteckspannung besteht aus Oberwellen. Das kann man sich gut vorstellen, wenn man aus verschiedenen Sinusschwingungen eine rechteckspannung zusammensetzen muß. Die Grundfrequenz ist am stärksten. Aber die macht eben Sinus und noch keinen Rechteck. Um den Rechteck bessser zu erreichen, muß eine dreifach höhrere Frequenz mit etwas geringerer Amplitude hinzuaddiert werden, also schon 1,5MHz. Wir nähern uns der Kurzwelle. Aber auch das reicht noch nicht aus. In einem steilen 500kHz-Rechteck stecken Oberwellen, die bis weit über das UKW-Band nachweisbar sind.

Stell Dir mal vor, daß Dein Ausgangsfilter wunderbar bei 500kHz arbeitet. Mittelwelle wird gesperrt. Aber was machen die Schaltkapazitäten bei UKW-Frequenzen? Pech für die Nachbarschaft. Wenn Du (LEISE oder LAUT.. es ist gleich) D-Amp hörst, dann werden deren Radios leise und der TV-Schirm schwarz (erst recht bei DVBT-T).

Wenn man kein HF-Techniker ist, dann ist die "viel-hilf-viel"-Philosophie natürlich 1000-Mal besser als die "Augen-zu-und-durch-Philosophie"

[sn4]

Ach Gott

Du hast natürlich recht, hab das doch glatt übersehen

Aber um die Effekte ein bisschen abzuschätzen, kann man doch in LTspice bei den R,L und C's serien und parallel R,L und C's angeben. Also wenn man die Werte der bestimmten Bauteile kennt, kann man wenigsten ein bisschen abschätzen, wo was eine grosse Rolle spielt oder?

Naja, langsam versteh ich auch ein bisschen warum der andere Thread so lang war

[sn4]

Jetzt hab ich mal eine Frage zur Powerstage. Ich kann es ja drehen und wenden wie ich will, aber ich werd daraus nicht schlau. Ich hab jetzt alles ausprobiert, was mir in den Sinn gekommen ist und habe dann schliesslich bei der Hifi-akademie nachgeschaut, was die dazu meinen:

http://hifiakademie.de/?id=1.7.50&si=MTE...Y4LjE0OHwg

Ich meine jetzt zB. die Halbbbrücke. Das ist mir ja auch noch in den Sinn gekommen, aber es funktioniert so einfach nicht.

Als Eingang habe ich zum Beispiel ein PWM Signal [0, 5 Volt], sowie die Inverse PWM dazu.

Wenn ich jetzt da mal L und C weglasse, sollte doch das PWM Signal von +ub bis -ub über dem Widerstand abfallen. Aber wie soll das gehen? Damit der obere FET schaltet, muss an Gate doch eine um mindestens Uth höhere Spannung anliegen als an Source. Wenn der obere Fet aber schaltet, so sollte die Spannung an Source doch +ub betragen, folglich müsste an Gate mindestens +ub + Uth anliegen, aber das geht ja gar nicht...

Rumgucker, was mach ich falsch? Es bringt mich schon um den Schlaf...

[alfsch]

07.07.2005 - 05:01 ...damit du wieder schlafen kannst:
ganz einfach: die treiber-ic benutzen bootstrap kondensatoren wie auch bei meinem ucd, damit kann die gate spg auf ucc+ub (zb +12v) gehen, sonst kannste den hi-fet nie bis ucc durchschalten...klar?
der haken: das teil MUSS schalten, sonst wird der c nicht nachgeladen, dh statischer betrieb ohne schalten geht nur ...einige ms, dann verliert der hi-fet die durchsteuerung...boing.

[Rumgucker]

Sehr gut, sn4!! Das Problem ist ein Hauptproblem der Power-Stage-Konstrukteure. Ürigens nicht nur von MOS-Power-stages. Das betrifft 1:1 auch die Kosntruktion von BJT-Endstufen.

Ich darf alfsch noch etwas ergänzen....

Wir stellen uns eine Gegentaktendstufe vor, bei denen die Sources der N- bzw. P-MOS an der Last liegen, also ein "komplementärer Source-Folger". Korrekterweise handelt sich dabei aber um Drain-Schaltungen, weil die jeweiligen Drains wechselstrommäßig (!!) auf Masse liegen.

Grundsätzlich müssen in der Drainschaltung die Gates mit einer höheren Spannung angesteuert werden. Das ist unvermeidlich, weil die Spannungsverstärkung einer Drainschaltung immer kleiner "1" ist.

Entweder nimmt man dazu eine besondere (aufgestockte) Hilfsspannung oder man erzeugt diese Spannung dynamisch mit Hilfe des Ausgangssignals. Derartige dynamische Schaltungen werden als Bootstrap (Schnürschuh)-Schaltungen bezeichnet (man zieht sich sozusagen an den eigenen Schnürsenkeln aus dem Sumpf).

Alternativ kann man aber auch die komplementären Endstufentransistoren in einer Sourceschaltung verwenden. Dabei liegen die Sources der MOS auf Versorgungsspannung, die Last also an den beiden Drains. Diese Schaltung hat den Vorzug, daß man mit einer Spannung ansteuern kann, die zwischen den beiden Versorgungsspannungen liegt. Man braucht also keine aufgestockte Spannung und auch keine Bootsstrap-Schaltung.

Nachteilig ist jedoch in vorigen Schalktungen, daß man zusätzlich zum N-MOS einen P-MOS-Transistor benötigt, weil dessen Eigenschaften schlechter als die eines N-MOS sind.

In der Praxis wird daher folgendes gemacht: der untere N-MOS wird in Sourceschaltung verwendet. Er bekommt also eine Steuerspannung, die positiver als die negative und negativer als die positive Versorgungsspannung ist.

In der high-side dagegen wird auch ein N-MOS verwendet. Dieser Transistor arbeitet also in Drain-Schaltung, die mit einer erhöhten Gate-Spannung gesteuert werden muß. Üblicherweise wird dazu eine Bootstrapeinrichtung verwendet. Die üblicherweise eingesetzen Treiberchips unterstützen diese Betriebsart mit den beiden N-MOS-Transistoren.