[Onkel_S]

Hallo Leute!

Schon seit Längerem habe ich den Traum von einem 1kW @ 8 Ohm amp. Da ich aber in solchen Leistungsklassen keine Erfahrungen habe, will ich erstmal an einem eigenen Schaltnetzteil lernen. Ich habe hier auch mehrfach gelesen, dass Erfahrungen mit SNTs sehr nützlich für die Konstruktion von PWM Verstärker ist. Wer SNTs sicher beherrscht, kann sich an einen D-Amp wagen.

Dieses Modul werde ich mir zulegen, wenn das SNT zuverlässig funktioniert.

Datenblatt

Der Amp soll hauptsächlich minen 15" Bass Betreiben.

Die Spannung des SNT sollte zwischen 75V und 125V liegen. Ob es nötig ist, dass es 600W Dauerleistung bringen muss, ist noch fraglich.

Als Wissensgrundlage habe ich dieses Buch

Es werden viele verschiedene Wandlerarten vorgestellt. Zu allererst, muss ich mich für eine Art entscheiden. Ich will eine einfache & geniale Schaltung und einen guten Wirkungsgrad...

Könnt ihr mich bitte beraten, bovor ich mich für was falsches entscheide?


Ich bin mal gespannt, wie sich mein Projekt entwickelt...




ED: ...bin von anfangs 600W auf 150W zurückgegangen, als Einstieg.

[Rumgucker]

Hups... Schaltnetzteile halte ich nun gerade nicht für ne ideale Spielwiese, um sich daran zuerst zu versuchen.

Denk nur mal an die äußerst problematischen Trafos. Streukapazitäten und haste nicht gesehen.

Kurzum: Finger weg!

[Onkel_S]

Naja, es ist ja nicht "zuerst"...

Was würdest du denn als "Einstieg" vorschlagen?

[Rumgucker]

Einen kleinen D-Amp, wie zum Beispiel "Ampericher" den hier gebaut hat. Da lernt man was. Und als Netzteil nen Trafo, Brücke und Kondensator. Bloß keine Experimente. Und bloß keine "600 Watt".

[Bj�rn]

SNT sind echt nicht so simpel.
Habe da mal ein 2 KW SNT gebaut und das ist echt schon anspuchsvoll.
Aber wenn du Geld und Zeit hast wedre ich dir gerne helfen.
600W da bietet sich die Gegentakt Topologie an dann brauchst du schon mal kein High Side Driver

[Bj�rn]

Ã?bersicht SNTs

[thomka86]

Hallo

für den Einstieg in die Schaltnetzteile ist das Buch "Schaltnetzteile und ihr Peripherie..." eine sehr gute wahl.

Ich habe letzte Woche meine erstes Schaltnetzteil fertiggestellt (Sperrwandler, 24V auf 800V, 145W, 300kHz).
Als Informationsquelle diente mir hauptsächlich das genannte Buch. In dem Buch ist alles sehr ausfühlich erklärt. Die Trafoauslegung kommt darin etwas zu kurz, was allerdings ein sehr wichtiges Thema ist. Der von mir nach Vorlage des Buchs dimensionierte Trafo funktionierte zwar, hatte aber eine riesige Streuinduktivität und war etwas zu groß. Ohne Hilfe/Erfahrung wird der Trafo wohl das größte Problem (war zumindest bei mir so).

Als Informationsquelle ist Trifolium auch zu empfehlen.

[voltwide]

Wer Schaltnetzteile beherrscht, hat es sicher leichter
class-D zu verstehen, der ideale Einstieg
ist das vielleicht nicht.
Dafür dass Du ein Anfänger bist, scheinst
Du ja ziemlich schnell voranzukommen, alle Achtung.
125W-Sperrwandler ist schon mal ein Wort.
Ich habe selbst eine ganze Reihe von Sperrwandlern
zur Serienreife gebracht und kann nur sagen:
Erstmal besticht die Schaltung durch ihre
offensichtliche Einfachheit. Da kann man sich schon
mal ranwagen. Und dann kommt der Test:
Läuft ja, genial. Und dann der Dauertest:
Der Trafo wird aber arg heiss!
Und jetzt kommen auf einmal die Fragen auf
wieso, weshalb warum.
Und man lernt: Der Trafo ist DAS
zentrale Thema bei der Entwicklung
des Sperrwandlers.
Als nächstes wird Dir wahrscheinlich
auffallen, dass der Trafo unter
Dauerlast viel heisser wird als
angenommen. Ab da wirds interessant.
Eine einfache Grundregel lautet:
Der Trafo wird etwa doppelt so heiss
wie vorher berechnet. Iss so
Immerhin hast Du die Sache mit der
Streuinduktivität schon mal richtig erkannt.
Ich verspreche Dir: das war erst der Anfang
Das sollte Dich keineswegs entmutigen,
Hilfestellung bei der Trafobeḿessung
wirst Du hier bekommen können.

[ChocoHolic]

Zitat:Original geschrieben von Bj�rn

SNT sind echt nicht so simpel.
Habe da mal ein 2 KW SNT gebaut und das ist echt schon anspuchsvoll.
Aber wenn du Geld und Zeit hast wedre ich dir gerne helfen.
600W da bietet sich die Gegentakt Topologie an dann brauchst du schon mal kein High Side Driver

Zitat:Original geschrieben von Bj�rn

SNT sind echt nicht so simpel.
Habe da mal ein 2 KW SNT gebaut und das ist echt schon anspuchsvoll.
Aber wenn du Geld und Zeit hast wedre ich dir gerne helfen.
600W da bietet sich die Gegentakt Topologie an dann brauchst du schon mal kein High Side Driver

Du würdest echt eine PushPull-Topologie vorschlagen?
Bei Europäischer Netzspannung?
Da sind sogar 800V-MosFets ne reine Labortischauslegung.
Mal ganz davon abgesehen was die EN60065 dir bei so einer Schaltung dann als Kriech- und Luftstrecken aufzwingt....

SNT als Appetithappen?
Eigentlich ist nur das SwitchingTiming der Leistungsschalter einfacher als bei Class D Amps.
Ansonsten ist es IMHO auf gleichem Level, bzw. schwieriger.
Schwieriger ist es wegen den unvermeidbar hohen Spannungen und den magnetischen Bauteilen. Hat Gucki ja schon angesprochen.
Aber wer Magnetics mag und auch den Nerv hat sich in Sicherheitsnormen einzuarbeiten, für den kann es purer Fun sein.

My Home Opinion:
Wenn es etwas HighEndiger sein darf, dann würde ich Topologien in Betracht ziehen, die nicht hart sondern soft schalten.
Z.B. eine quasi-resonante PhaseShiftVollbrücke. Reduziert den Ärger bei der EMV und macht weniger Wärme. Iss' aber halt ne Materialschlacht bei den MosFets und deren Ansteuerung.

[voltwide]

Dem kann ich mich anschliessen. Wobei die phase-geshiftete
Vollbrücke (UCC3875 und ff) natürlich sekundärseitige
Drosseln braucht (Stichwort current doubler)
und die Sicherheit gegen Kernsättigung und
der kurzschluss-Schutz deutlich
schwieriger werden als beim Sperrwandler.

Mein persönlicher Favorit ist der frei schwingende
quasi-resonante Sperrwandler, ("ringing choke converter")
mit dem man auch die leitungsgebundene Störaussendung nach
EN 55022 durchaus in den Griff bekommen kann.
Irgendwann baue ich so einen noch mal auf
mit 2 Transistoren, um die Streuverluste zu minimieren.

[Basstler]

Ergänzend, wenn schon mit SNTs anfange, dann ne Nummer kleiner ...
Und vorallem erstmal OHNE Netzspannung, erstmal "unten" anfangen.
Bekommt man das in den Griff, kann man sich hochschrauben.

Die im Handel erhältlichen Bücher geben idR. nur die Basics wieder ... das ganze Gerumpel was nebenbei entsteht wird zwar angesprochen, aber mehr auch nicht.
Bau erstmal nen kleines und guck dir alles an, bei weniger Lesitung und Spannung ist es zumindest weniger gefährlich.

BTW:
Bin Fan von ZCS Wandlern ... die kann man auch mit IGBTs über 100kHz bekommen, Sinusförmiger Strom im Trafo, Kurschlussfest + "weiche" Spannung ... Spannungsregelung/begrenzung kann die vorgesetzte PFC übernehmen, der ZCS läuft dann frei.

[voltwide]

Ja so geht das auch. Den PFC als vorgeschalteten Regler zu
nehmen mit nachgeschaltetem ungeregelten Resonanzwandler halte
ich für eine gute Idee für Leistungen >150W, darunter tuts auch
der quasiresonate Sperrwandler. Ich habe noch kein empfehlenswertes
Buch über Schaltregler gesehen, interessanter finde ich die ja reichlich vorhandenen Application Notes der Hersteller Texas/Unitrode, Fairchild
St, IR und OnSemi Es gibt übrigens Ansteuerbausteine die PFC und
nachgeschalteten Resonanzwandler kombinieren, sogenannte "combos".

[Onkel_S]

Vielen Dank für die umfangreichen Auskünfte!

Die Idee mit den 600W habe ich mir für die nächste Zeit aus dem Kopf geschlagen.
Ich will um 150W kämpfen!
An der Finanzierung soll es nicht scheitern!
Da werde ich einen Ansteuer-IC, der PFC und ZCS vereint suchen.

Könnt ihr Schaltkreise empfehlen?

[ChocoHolic]

Wenn du mit einer gewissen 100Hz-Modulation leben kannst,
dann lässt sich der quasi-resonante Sperrwandler sogar auch gleich als akzeptabler PFC konfigurieren/ansteuern.
D.h. du könntest mit ner einstufigen Schaltung über die Runden kommen.

Der quasiresonante Sperrwandler ist wirklich schoen, ich glaub ich hab irgendwann mal drauf verlinkt, unter dem Begriff lossless snubbered flyback.
Allerdings kriegst du auch bei nem Sperrwandler sehr hohe Spannungen am Schalter und auf der Primaerseite des Trafos. ...lässt sich etwas abmildern durch entsprechende Wahl des Übersetzungsverhältnisse, also so herum, dass die reflektierte Spannung kleiner wird (führt natürlich wieder zu höheren Peakstrombelastungen bei den MosFets... no lunch for free...).
Wenn du das willst, dann könnte man z.B. die klassischen PFC-ICs wie L6562 und TDA4862 nutzen. Oder die neueren interleaved arbeitenden Teile, allerdings fängt bei interleaved schon wieder die Materialschlacht an...
IMHO sind bei 150W die herkömmlichen PFC-ICs OK.

[Björn]

mhh na ja EN lasse ich auf dem Labortisch immer erstmal aussen vor.
EMV gut is ein Thema aber auch nicht wirklich zuhause.
oder soll die Schaltung in Serie gehen? Hatte das so verstanden das die nur zum lernen da sein sollte und Push Pull ist da recht einfach zu händeln, wenn auch für den Fall nicht ideal. (träge MosFET´s, großer Trafo dafür aber einfache Ansteuerung und Layout ist nicht ganz so schwierig da ich immer definiert GND habe ohne High Side usw.
Aus meiner Sicht zum anfangen gut geeignet, wenn auch mit Netzspannung eher unüblich.

Wenn das ganze Norm gerecht sein sollte und auch ne EMV überstehn muss dann wird das schon echt schwer. Grade die EMV wird da sehr unterschätzt, dann würde ich zu Poweint mit dem TOPSwitch greifen. die Dinger laufen gut und da ist ein super WEBTool vorhanden. und bestehen sogar die EMV wenn das Layout passt, habe ich schon selbst als TNY durch die EMV gebracht.

[voltwide]

Also für 150W wäre mein Favorit ein quasi-resonanter
Sperrwandler, aufgebaut mit L6565 (auch aus EMV-Gründen)
und einem 800V PowerMOSFET.
Die Teile von PI sind zwar verlockend simpel,ich
würde sie aber in dieser Leistungsklasse nicht nehmen,
da sie nicht quasi-resonant arbeiten. Das erhöht
die Einschaltverluste soweit, dass dieses
Teil in jedem Falle einen deutlichen Kühlkörper braucht.
Wenn das nicht stört, sind die Teile ok.

Ich vertrete allerdings die Ansicht, dass in dieser
Leistungsklasse man bei vernünftigem soft-switchung
die Verluste im MOSFET soweit herunterdrücken kann,
dass man mit einem kleinen Aufsteckkühlörper auskommt.
Dazu muss die flyback-Spannung in etwa
der Betriebsspannung entsprechen, also auf der
Primärseite 0..600V Hub. Das ist mit 800V
MOSFETs auch in der Serie beherrschbar.

[Basstler]

Oder man greift zu nem fixen 1200V IGBT ... Resonant können sie gut (Currenttail fällt flach) und haben idR. bei der Spannung weniger Abfall als nen Fet.
Gut gibt auch Fets da oben, nur sind die schnell teuer (wenn gut).

[Onkel_S]

Das SNT soll nicht in Serie gehen und muss auch nicht durch die EMV.
Im Vordergrund steht etwas daran zu lernen. Wenn die Schaltung optimal läuft (Wärmeentwicklung, Stabilität & Zuverlässigkeit, akzeptable EMV), soll sie den Ringkerntrafo in meinem TDA8920TH Amp ersetzen.

Da werde ich mich nun in der Richtung der quasiresonanten Sperrwandler tiefgründiger informieren. Vllt wird nächste Woche schon simuliert, aber morgen geht erstmal in die Alpen...

Danke!

[voltwide]

Igbts sind nur in Vollresonanz-Anwendung akzeptabel.
Der current-tail im Sperrwandler ist dagegen
das reine ko-Kriterium.
Für Sperrwandler in dieser Leistungsklasse würde
ich Infineon SPA8N80 (800V, 8A)empfehlen
damit habe ich sehr gute Erfahrungen gemacht
und der Preis stimmt auch.

[Basstler]

voltwide, sach ich ja ...

@Onkel
Ehm ... EMV muss dich interessieren ... das ist nicht wie nen BIO Aufkleber auf der Banane

Wenn dein SNT strahlt wie ein russisches Kriegschiff, haste den ganzen Schrott in deinem Amp ! -> Rauschen, Pfeifen, Schwebungen, Interferenzen etc.
Zudem kann die Schaltung auch hochgehen, wenn sie sich selber zudröhnt und die Regelschleife Amok läuft.