[christianw.]

Nach:

http://s.eeweb.com/pl/1276571499-decoupl...itance.pdf

Genutze Formel in eckigen Klammern.

PVCC: 20V
Ripplemax: 10%
Currentmax: 7A

[1]
Target impedance = (PVCC*Ripplemax )/Currentmax
Target impedance = (20V*0.1)/7A = 286mOhm


[2]
|Zamp| >= PVCC/Currentmax = 20V/7A = 2.86Ohm

[4]
CBulk >= Currentmax/(2*fs*Ripplemax*PVCC) = 7A/(2*400kHz*0.1*20V) = 4.4uF

N bischen dünn, sollte man hier die Audiofrequenz ansetzen? (Beispielsweise 100Hz)

CBulk_100Hz >= Currentmax/(2*fs*Ripplemax*PVCC) = 4A/(2*100Hz*0.1*20V) = 17500uF



Also mal weiter:

[4]
CBulk_min = d_Current * (d_T/d_PVCC)

d_Current = Currentmax - Currentmin
d_T = Power Supply Responce Time
d_PVCC = Max Permitted Voltage Sag

Mit Currentmin = 1A ? und d_t100us sowie d_PVCC = 10% (2V)

CBulk_min = (7A-1A) * (100us/2V) = 300uF

Nun sind 300uF aber nicht kleiner als 4.4uF..

Also irgendwas passt hier nicht.

Edit: Die eingesetzte Frequenz gehört irgendwo anders zu, hier darf wohl nicht die Schaltfrequenz des Verstärkers eingesetzt werden. (Die Formeln sind wohl beim Einsatz eines LDOs.)

[voltwide]

Was passt da nicht?
Kann es sein, dass Du gerade Äpfel mit Birnen vergleichst?
Erst rechnest Du Cbulk für 400kHz aus, dann für 100us response time.
Hast Du schon mein voriges posting gelesen?

[christianw.]

400kHz sind meine Schaltfrequenz, 100us die Regelzeitverzögerung (Response Time) der Quelle.

Muss ich hier für F = 1/T einsetzen? (Von 100us)

[voltwide]

Also was spricht nun dagegen, die von Alfsch vorgeschlagenen Werte zu nehmen?
Ich las da gerade 20V/7A - was für ein Netzteil soll das denn sein?

[christianw.]

Manchmal glaube ich, du willst mich nicht verstehen.

Zitat:Original geschrieben von alfsch


also überlegen wir kurz:
der chip macht maximal 2x 40W bei 20V an 4r , also 4A peak Strom; den sollten die elkos also liefern;
der chip is ja nun auch noch "digital", er schaltet und macht max. 7A peak, also die müssen nah am chip von den caps "abgefangen" werden;

Die von Alfsch vorgeschlagenen Werte richten sich nach dem Datenblatt, das beantwortet (meiner Meinung nach) nicht die Frage der Auslegung.

Welcher Strom, wie lange, bei welcher Frequenz...

Zitat:der chip macht maximal 2x 40W bei 20V an 4r , also 4A peak Strom; den sollten die elkos also liefern;

Sollten.. wie lange?

Ich bitte das nicht unhöflich aufzufassen, aber diese Antworten befrieden mich nicht.

Volti, ich kann mir auch nicht vorstellen, dass du in einer Dokumentation zu Arbeiten die du für deinen Arbeitgeber anfertigst damit zufriedenstellend bzw. Belastbar ein System beschreiben kannst.

Ein Prof. wäre hier an der Uni wohl auch nicht zufrieden.

[voltwide]

Mit Deinem Prof waren wir auch nicht immer zufrieden!

[christianw.]

Nach http://www.ti.com/lit/an/sloa031/sloa031.pdf:

[21]
V_peak = SQRT(P_peak * R_L) = SQRT(42W*4Ohm) = 13V

[22]
I_peak = V_peak/R_L = 13V/4Ohm=3.25A

[23]
C = (I_peak * Td * Dma/V_ripple

mit Td = 1/fs = 1/400kHz = 2.5us

Aus dem Datenblatt vom TPA3118:

Zitat:A DC Detect Fault is issued when the output differential duty-cycle of either channel exceeds 60% for more than
420 msec at the same polarity.

Welches Dmax setzt man hierbei an? 0.9?

Machen wir mal, somit Dmax=0.9

Vripple = 10% (bei PVCC=20V -> 2V)

C= (3.25A*2.5us*0.9)/2V = 3.66uF

für Vripple = 1% (bei PVCC=20V -> 0.2V)

C= (3.25A*2.5us*0.9)/0.2V = 36.6uF

[24]
ESRmax = Vripple/I_peak

Für 10%:

ESRmax = 2V/3.25A = 615mOhm

Für 1%

ESRmax = 0.2V/3.25A = 61.5mOhm

Totale Ripple voltage:

V_maxripple = I_peak * (((Td*Dma/C) + ESR + R_DS(on))

mit R_DS(on) = 2*120mOhm = 240mOhm

für 10% Ripple:

V_maxripple = 3.25A * (((2.5us*0.9)/3.66uF) + 615mOhm + 240mOhm) = 4.78V

für 1% Ripple:

V_maxripple = 3.25A * (((2.5us*0.9)/36.6uF) + 61.5mOhm + 240mOhm) = 1.18V

ESRmax soll 30-50% niedriger sein als berechnet "to allow for increases due to temperature, ESL, aging".

Hat man nun 330uF mit 60mOhm ergibt sich:

V_maxripple = 3.25A * (((2.5us*0.9)/330uF) + 60mOhm + 240mOhm) = 1V

Eine Vergrösserung auf 560uF (EMZJ250ADA561MJA0G) brächte

V_maxripple = 3.25A * (((2.5us*0.9)/560uF) + 60mOhm + 240mOhm) = 0.988V

Der Einsatz von 2x330uF parallel:

V_maxripple = 3.25A * (((2.5us*0.9)/2*330uF) + 60mOhm/2 + 240mOhm) = 0.889V

Was mich ein bischen irritiert ist die erste Formel bzw. V_peak = 13V..

Wie man leicht sieht, bringt die reine Vergrößerung der Kapazität wenig, mehr als 330uF (wahrscheinlich auch 220uF) sind nicht notwendig (pro Seite).

Selbst mit 100000+uF und einem ESR von 0Ohm hat man 0.78V. (3.25A*240mOhm)

Gehen wir schnell noch die Vorschläge von hier durch:

http://www.diyaudio.com/wiki/TPA3116D2_Boards

Panasonic OS-CON Conductive Polymer SEPF "25SEPF330M" 330uF 25V 14mohm 5000mArms:

V_maxripple = 3.25A * (((2.5us*0.9)/330uF) + 14mOhm + 240mOhm) = 0.848V

Panasonic ZC Conductive Polymer Hybrid Aluminum Electrolytic "EEH-ZC1E331P" 330uF 25V 20mOhm 2000mArms:

V_maxripple = 3.25A * (((2.5us*0.9)/330uF) + 20mOhm + 240mOhm) = 0.867V

Panasonic ZA Conductive Polymer Hybrid Aluminum Electrolytic "EEH-ZA1V271P" 270uF 35V 20mOhm 2500mArms:

V_maxripple = 3.25A * (((2.5us*0.9)/270uF) + 20mOhm + 240mOhm) = 0.872V

Panasonic FM Aluminum Electrolytic "EEU-FM1V471" 470uF 35V 19mOhm 2180mArms:

V_maxripple = 3.25A * (((2.5us*0.9)/470uF) + 19mOhm + 240mOhm) = 0.857V

Die OS-Cons bringen also eine "Verbesserung" von ~150mV weniger Ripple. (Oder 15% von 1V)

Ob man das hören kann?

[voltwide]

Die Ausgangsformel 21 dient der Berechnung der Spitzenspannung aus der Spitzenleistung.
Wenn Du dort 42W Spitzenleistung einsetzt, heißt das 42Wpk im Spitzenwert der Sinusschwingung, entsprechend 24Weff Leistung. Die folgenden Resultate basieren demnach auf 24W Sinusdauerleistung.

Die Tendenz ist dennoch ok, und bestätigt doch voll meine Aussagen zur Dimensionierung.

[christianw.]

Naja, bei 2 Kanälen sind das 6.5A. Im Datenblatt steht 7A Overcurrent-Trip-Point. Gilt das für beide Kanäle kombiniert?

Und was setzt man genau für D ein?

Ich habe den ganzen Rumms im Diyaudio-Forum nochmal runtergerechnet und komme zu der Erkenntnis, dass durch den Tausch der Elkos zu OS-CONS eine Verbesserung von 0.5% zu erreichen ist.

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Die Tendenz ist dennoch ok, und bestätigt doch voll meine Aussagen zur Dimensionierung.

Ja ne is klar.

[christianw.]

Die Antwort im DIYAudio-Forum ist mal wieder köstlich..

Zitat:We have an observation here - that 'bass articulation improves' - presumably that's a testable (i.e. falsifiable) observation. Therefore the theory needs to rise to meet the observation. Theory that doesn't meet observations is to be discarded in favour of theory that does. Theory isn't to be used as a reason to dismiss observations - rather when they don't match up its time to test assumptions made in formulating the theory.

[voltwide]

[christianw.]

Volti, wie kommst du von 42Wpk auf 24W Sinusdauerleistung? Wurzel3?

Für Berechnung des notwendigen Ripple-Current habe ich hier:

http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1273335

die Formel gefunden:

Irms = I_peak * SQRT(D*(1-D))

Bei D=0.5 ist das Maximum.

Aus der obrigen Annahme von 3.25A I_Peak ergibt sich für D=0.5:

Irms = 3.25A *SQRT(D*(1-D)) = 1.625A

Oder einfach Irms=I_peak/2 (logisch)

Ich werd dann 470uF 25V 60mR nehmen "EEE-FP1E471AP", die sind zwar nur 1200mArms@100kHz aber "wird" schon passen.

TI nimmt auf dem EVALBoard "UWT1V221MNL1GS", die haben 190mArms@120Hz., Wenn man das mit dem Derating (65% bei 120Hz in Vergleich zu 100% bei 100kHz+) multipliziert, sind das ~300mArms bei 100kHz.

[alfsch]

ich hab mal etwas simuliert....wegen der Resonanzen usw.

erstmal: standard, ala db Empfehlung


dann meine Geiz-Variante


und meine "optimale" Aufwand/Qualität

[voltwide]

Zitat:Original geschrieben von christianw.

Volti, wie kommst du von 42Wpk auf 24W Sinusdauerleistung? Wurzel3?

Nee, Faktor 2 unter Einbeziehung individueller Rundungsfehler.

[Basstler]

*Störschweinalarm*
Nicht alles lässt sich beliebig 'akademisch' in Watte (aka. Formeln) packen ! - Vieles ist einfach Erfahrung ...

Ich weiß, will kein Prof hören, liegt aber oft in der Ursache begründet, das dehnen die vorgenannte 'Praxis' Erfahrung oft genug einfach fehlt.
Es wurde schon erkannt, dass es mehrer Lösungen für das 'Problem' gibt, die Frage ist nur wo man hin will ...

Das final nur eine, immer gültige Formel bzw. Lösung bei raus kommt ist unwahrscheinlich
Ideal wären nahe am Geschehen möglichst induktionsarme Cs, mit steigender Entfernung dann dickere Cs mit wenig R (L in der Zuführung schon dominant, am C daher eher unbedeutend).
Final dann etwas, was einfach liefern kann, Netzteil mit rel. dicken C am Ausgang & schneller Nachregelung - ideal niederohmige Quellen wie dicke Akkumulatoren.

Li-Ion Modellbau Akkus (immer noch ein dickes Danke an Alfsch für den Wink), sind dermaßen niederohmig, dass sie einen regelmäßig Kontakte verschweißen, wenn sie auf Elkos geschaltet werden

Besser gehts nicht ...

[christianw.]

Zitat:Original geschrieben von alfsch

ich hab mal etwas simuliert....wegen der Resonanzen usw.

erstmal: standard, ala db Empfehlung


dann meine Geiz-Variante


und meine "optimale" Aufwand/Qualität

Und was ist was?

[alfsch]

Links Nt , re der chip , + die caps
Die sind ja eben die Frage ....

[christianw.]

Ich sehe keinen Peak bei 400kHz.. muss das so?

[alfsch]

ahem...die simu soll die Impedanz zeigen, die der chip "sieht" .



die ala db vorgeschlagenen caps , bunte Mischung 1n ...100n , sind wohl nicht so klasse;
es gibt mehrere Resonanzstellen, da ist die Wirkung dann eher schlecht.

die "optimale" Filterung ist eher simpel: 10u mlcc nah am chip , dazu ein 4700u low esr elko (etwas weiter weg, daher 20nH Leitungsinduktivität dazwischen -angenommen- ) als "Pufferspeicher";
I(R1) in pink zeigt den Strom, der vo NT kommt ; "dank" dem dicken elko ist das dann nur noch unter 200Hz wirklich "direkt" vom NT ;
jetzt klar ?

[christianw.]

Die Last bildet geschaltete 0-5A? (Sollte man die nicht komplexer gestalten)

10uF 25/25V, da müssen wohl wieder mehrere ran wegen dem DC-Bias.

Die 1n/10n/100n waren/sind auch (soweit ich mich erinner) aus EMI-Gründen.

Laut AN sollte ein Konstrukt aus mehreren MLCC parallel nie weiter als x10 auseinander sein. Also eher 1n 4n7 22n.

Den Ripple auf 0 bekommen wir ja eh nicht. (siehe Rechnung oben)

Sind die MLCCs in der Simulation mit Hersteller-S-Parametern simuliert?

Edit: Kannst du die Simulation noch hochladen, danke.