03.10.2005, 02:44 AM
Mit dem Power Calculator stehe ich auf Knopf
Wie ihr gesehen habt, versuchte ich in dem anderen threath ... dieses PowCalc Ding hieb und stichfest zu machen, mit reinen Sinüssen an ohmschen Wideständen stimmen die Werte tadelfrei.
In meiner BJT-Endstufe meint "er", dass die Treiber zu verbrennen haben, was einfach nicht stimmen kann (ich kenne die Vorgänge in der Schaltung zur Genüge und habe das mehrfach mit ganz anderem Ergebnis von Hand nachgerechnet):
--- Efficiency Report ---
Efficiency: 75.9%
Input: 158W @ 276mV checksum:0.00560946 dEdt:2.33976
Output: 120W @ -5.37V dt:0.000149731
Ref. Irms Ipeak Dissipation
A 3279mA 12302mA 430mW
A1 11mA 11mA 246mW
A2 7mA 14mA 130mW
A3 19mA 69mA 97mW
B 4646mA 11769mA 863mW
C1 0mA 0mA 0mW
C2 0mA 0mA 0mW
C3 1mA 1mA 0mW
C4 0mA 1mA 0mW
C5 5mA 9mA 0mW
C6 12mA 43mA 0mW
C7 11mA 42mA 0mW
C8 824mA 1638mA 0mW
C9 110mA 171mA 0mW
D1 575mA 2380mA 80mW
D10 415mA 2391mA 42mW
D2 575mA 2380mA 80mW
D3 415mA 2391mA 42mW
D4 415mA 2391mA 42mW
D5 13mA 70mA 1mW
D6 12mA 67mA 1mW
D7 575mA 2380mA 80mW
D8 415mA 2391mA 42mW
D9 575mA 2380mA 80mW
L1 6358mA 9397mA 607mW
L2 6337mA 9000mA 402mW
LDR 0mA 0mA 2µW
Q10 1161mA 2943mA 3674mW
Q11 820mA 3076mA 1726mW
Q12 1161mA 2943mA 3674mW
Q13 820mA 3076mA 1726mW
Q14 1161mA 2943mA 3674mW
Q7 820mA 3076mA 1726mW
Q8 1161mA 2943mA 3674mW
Q9 820mA 3076mA 1726mW
R1 0mA 0mA 15µW
R10 2mA 2mA 87mW
R11 19mA 66mA 52mW
R12 12mA 43mA 136mW
R13 11mA 42mA 131mW
R14 7mA 8mA 55mW
R15 51mA 139mA 26mW
R16 57mA 152mA 33mW
R17 54mA 84mA 1610mW
R18 61mA 84mA 2059mW
R19 287mA 1554mA 387mW
R2 0mA 0mA 15µW
R22 110mA 171mA 47mW
R3 0mA 1mA 415µW
R4 0mA 1mA 2mW
R5 1mA 1mA 601µW
R6 2mA 3mA 37mW
R7 5mA 6mA 25mW
R8 5mA 6mA 240mW
R9 2mA 2mA 874µW
T1 63mA 167mA 13mW
T2 71mA 162mA 17mW
T3 311mA 1691mA 4810mW
T4 324mA 1835mA 3444mW
U1 6mA 6mA -0mW
Nehmen wir den besonders verlustreichen oberen Treiber T3 (siehe unten folgendes Schaltbild) mit angeblich P,tot=4.8Watt bei P,out=120watt und einem Wirkungsgrad von 76% - in der Originalsimulation sieht dessen Emitterstrom folgendermassen aus (rote Kurve):
[Bild: powcalca2pe.gif]
Zu sehen ist der Ausschnitt im Bereich der maximalen positiven Aussteuerung (Ua=27Vs)=maximaler Emitterstrom=maximaler Basisstrom der Endstufentransistoren. Die Periode zwischen dem "Stromhöckerpaar" beträgt 1.2µs, die beiden näherungsweise dreieckförmigen Stromspitzen sind am Fuß 30ns bzw. 60ns breit. Der Emitterstrom fließt während der 1.2µs-Periode=1/2 Periode des Ausgangssignals für ca. 900ns mit fast kontinuierlichen 120mA, während dieser Zeit ist er bis auf 70mV komplett durchgesteuert - mit anderen Worten: während ca. 80% der Periode ist dieser Transistor mit einer quasi statischen Verlustleistung von 0.12A * 0.08 = 8.4mW "belastet", also in bester Näherung=Null. Die Verlustleistung tritt erst in den Bereichen der Dreiecksflächen auf. Man ahnt also jetzt schon, daß damit nicht ansatzweise eine Verlustleistung von 5Watt für diesen Transistor zustandekommen kann.
Um diese Verlustenergie so gut wie es geht tatsächlich zu bestimmen, habe ich die beiden Flächen zu einer einzigen sich periodisch mit 1.2µs widerholenden Dreiecksfläche aufsummiert und einen mittleren Strom angenommen, der noch etwas über den tatsächlichen Gegebenheiten liegt, der Energieumsatz soll dann analog dem Einschaltwiderstand des Transistors in einem Widerstand erzeugt werden, damit kommt LTspice wie nachgewiesen ja klar:
[Bild: powcalcb9ra.gif]
Multipliziert man den mittleren Kollektorstrom von 100mA mit der "Input"-Energiequelle, nämlich der Betriebsspannung von 46V, kommt das Ergebnis mit 4.6Watt recht deutlich an die ausgewiesenen 4.8Watt.
Nun dürfte auch so langsam klar werden, woher der Wind weht:
LTspice/der Power Calculator zeigt und addiert die einzelnen Leistungen, die aus der Quelle entnommen werden und bildet im "Efficiency Report" dann die Differenz zur Leistung, die am "Rload" umgesetzt wird. Unser guter Treibertransistor zieht somit die 5Watt aus dem "Input", was natürlich nicht das geringste mit seiner Verlustleistung zu tun hat - und was das schönste ist: er bleibt heil!
Kurz Ende gedacht: nur ohmsche Widerstände verbraten die Energie, die sie aus dem Input beziehen natürlich auch selbst als Wärme, so daß deren "Dissipation"-Wert gleichzeitig mit ihrem "Loss"(Verlust-)Wert übereinstimmt, bei einem durchgeschaltetes Schalterelement ist das natürlich nicht der Fall. Da sich R's jedoch leicht überschlägig zu Fuß ausrechnen lassen, sehe ich im Power Calculator für mich keinerlei Nutzen.
Schade!
- Während mächtig dunkle Wolken den Glanz unseres prolligen Prügel schwingenden ;clapp eigentlich nicht wirklich Nobelpreis Verdächtigen verdunkeln, könnte sich Eurofighter doch wieder an die Arbeit machen ...
- Und: gesucht wird ein "Loss-Calculator" - das kann doch nicht schwierig sein, oder, Rumgucker?
Wie ihr gesehen habt, versuchte ich in dem anderen threath ... dieses PowCalc Ding hieb und stichfest zu machen, mit reinen Sinüssen an ohmschen Wideständen stimmen die Werte tadelfrei.
In meiner BJT-Endstufe meint "er", dass die Treiber zu verbrennen haben, was einfach nicht stimmen kann (ich kenne die Vorgänge in der Schaltung zur Genüge und habe das mehrfach mit ganz anderem Ergebnis von Hand nachgerechnet):
--- Efficiency Report ---
Efficiency: 75.9%
Input: 158W @ 276mV checksum:0.00560946 dEdt:2.33976
Output: 120W @ -5.37V dt:0.000149731
Ref. Irms Ipeak Dissipation
A 3279mA 12302mA 430mW
A1 11mA 11mA 246mW
A2 7mA 14mA 130mW
A3 19mA 69mA 97mW
B 4646mA 11769mA 863mW
C1 0mA 0mA 0mW
C2 0mA 0mA 0mW
C3 1mA 1mA 0mW
C4 0mA 1mA 0mW
C5 5mA 9mA 0mW
C6 12mA 43mA 0mW
C7 11mA 42mA 0mW
C8 824mA 1638mA 0mW
C9 110mA 171mA 0mW
D1 575mA 2380mA 80mW
D10 415mA 2391mA 42mW
D2 575mA 2380mA 80mW
D3 415mA 2391mA 42mW
D4 415mA 2391mA 42mW
D5 13mA 70mA 1mW
D6 12mA 67mA 1mW
D7 575mA 2380mA 80mW
D8 415mA 2391mA 42mW
D9 575mA 2380mA 80mW
L1 6358mA 9397mA 607mW
L2 6337mA 9000mA 402mW
LDR 0mA 0mA 2µW
Q10 1161mA 2943mA 3674mW
Q11 820mA 3076mA 1726mW
Q12 1161mA 2943mA 3674mW
Q13 820mA 3076mA 1726mW
Q14 1161mA 2943mA 3674mW
Q7 820mA 3076mA 1726mW
Q8 1161mA 2943mA 3674mW
Q9 820mA 3076mA 1726mW
R1 0mA 0mA 15µW
R10 2mA 2mA 87mW
R11 19mA 66mA 52mW
R12 12mA 43mA 136mW
R13 11mA 42mA 131mW
R14 7mA 8mA 55mW
R15 51mA 139mA 26mW
R16 57mA 152mA 33mW
R17 54mA 84mA 1610mW
R18 61mA 84mA 2059mW
R19 287mA 1554mA 387mW
R2 0mA 0mA 15µW
R22 110mA 171mA 47mW
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R7 5mA 6mA 25mW
R8 5mA 6mA 240mW
R9 2mA 2mA 874µW
T1 63mA 167mA 13mW
T2 71mA 162mA 17mW
T3 311mA 1691mA 4810mW
T4 324mA 1835mA 3444mW
U1 6mA 6mA -0mW
Nehmen wir den besonders verlustreichen oberen Treiber T3 (siehe unten folgendes Schaltbild) mit angeblich P,tot=4.8Watt bei P,out=120watt und einem Wirkungsgrad von 76% - in der Originalsimulation sieht dessen Emitterstrom folgendermassen aus (rote Kurve):
[Bild: powcalca2pe.gif]
Zu sehen ist der Ausschnitt im Bereich der maximalen positiven Aussteuerung (Ua=27Vs)=maximaler Emitterstrom=maximaler Basisstrom der Endstufentransistoren. Die Periode zwischen dem "Stromhöckerpaar" beträgt 1.2µs, die beiden näherungsweise dreieckförmigen Stromspitzen sind am Fuß 30ns bzw. 60ns breit. Der Emitterstrom fließt während der 1.2µs-Periode=1/2 Periode des Ausgangssignals für ca. 900ns mit fast kontinuierlichen 120mA, während dieser Zeit ist er bis auf 70mV komplett durchgesteuert - mit anderen Worten: während ca. 80% der Periode ist dieser Transistor mit einer quasi statischen Verlustleistung von 0.12A * 0.08 = 8.4mW "belastet", also in bester Näherung=Null. Die Verlustleistung tritt erst in den Bereichen der Dreiecksflächen auf. Man ahnt also jetzt schon, daß damit nicht ansatzweise eine Verlustleistung von 5Watt für diesen Transistor zustandekommen kann.
Um diese Verlustenergie so gut wie es geht tatsächlich zu bestimmen, habe ich die beiden Flächen zu einer einzigen sich periodisch mit 1.2µs widerholenden Dreiecksfläche aufsummiert und einen mittleren Strom angenommen, der noch etwas über den tatsächlichen Gegebenheiten liegt, der Energieumsatz soll dann analog dem Einschaltwiderstand des Transistors in einem Widerstand erzeugt werden, damit kommt LTspice wie nachgewiesen ja klar:
[Bild: powcalcb9ra.gif]
Multipliziert man den mittleren Kollektorstrom von 100mA mit der "Input"-Energiequelle, nämlich der Betriebsspannung von 46V, kommt das Ergebnis mit 4.6Watt recht deutlich an die ausgewiesenen 4.8Watt.
Nun dürfte auch so langsam klar werden, woher der Wind weht:
LTspice/der Power Calculator zeigt und addiert die einzelnen Leistungen, die aus der Quelle entnommen werden und bildet im "Efficiency Report" dann die Differenz zur Leistung, die am "Rload" umgesetzt wird. Unser guter Treibertransistor zieht somit die 5Watt aus dem "Input", was natürlich nicht das geringste mit seiner Verlustleistung zu tun hat - und was das schönste ist: er bleibt heil!
Kurz Ende gedacht: nur ohmsche Widerstände verbraten die Energie, die sie aus dem Input beziehen natürlich auch selbst als Wärme, so daß deren "Dissipation"-Wert gleichzeitig mit ihrem "Loss"(Verlust-)Wert übereinstimmt, bei einem durchgeschaltetes Schalterelement ist das natürlich nicht der Fall. Da sich R's jedoch leicht überschlägig zu Fuß ausrechnen lassen, sehe ich im Power Calculator für mich keinerlei Nutzen.
Schade!
- Während mächtig dunkle Wolken den Glanz unseres prolligen Prügel schwingenden ;clapp eigentlich nicht wirklich Nobelpreis Verdächtigen verdunkeln, könnte sich Eurofighter doch wieder an die Arbeit machen ...
- Und: gesucht wird ein "Loss-Calculator" - das kann doch nicht schwierig sein, oder, Rumgucker?