[Basstler]

Moin verehrte Gemeinde,
nach welchen Kriterien werden eigentlich bei den meisten Verstärkern die Kapazität der Siebkondensatoren ermittelt ??

Elektrotechnisch sieht es ja wohl so aus :

C=(I*T/2)/Ub

C: Kapazität I: Laststrom T: Periodendauer Wechselspannung Ub: Brummspannung

Macht es nun Sinn, zu versuchen, dass selbst bei Volllast die Brummspannung unter 1V bleibt ?
Bsp.: Wir hätten 10A Laststrom und 1V Brummspanung das würde nach einer Siebung mit 0,1F (nix m oder µ,) schreien.
Womit aber bei symmetrischer Versorgung die Elko-Batterie mehr Platz als der Netztrafo und die Endstufe brauchen würde.

Ich gehe auch von einem harten Netzteil aus, also kein unterdimensionierter Trafo aufgrund des Crestfaktors des Musiksignals (typ. -3dB vs. rein Sinus).
Ist nun meine Schlussfolgerung richtig, dass bei genügend stark dimensionierten Netztrafo (Trafo VA = Verstärkerleistung Sinus) die Siebung "praktikabel" dimensioniert werden kann ?

Hintergedanke ist eine reine Kosten- und Platzfrage, da Elkos in der 10mF Ebene mit 100V bzw. 200V Spannungsfestigkeit enorm gross (Bauform Coladose bis Würstchendose) und teuer werden (>40? stk.)

Fröhliges diskutieren...

[alfsch]

imho
-alte faustregel: min. 1000uf pro ampere ...
-typisch: etwa 2000uf /a
allg:
-Kosten- und Platzfrage
-Image (unser amp hat 220000 uf drin ...)
-min. benötigte brumm-unterdrückung (design-ziel)

heute bei power eher smps:
wenn zb bei 800va trafo+elkos 140eu kosten, kann das ganze kleiner, leichter und für ca 70eu als smps gebaut werden ...

[Basstler]

Jupp, das mit den 1mF pro Ampere hab ich auch mal gelernt.
Geht man aber von einem Thread aus dem PA-Forum aus, wird bei den "amtlichen" Verstärkern die Leistung über Impulse definiert.

http://www.pa-forum.de/phpBB/viewtopic.p...6df0b24a2c

Also tendeziel den Trafo auf halbe Leistung auslegen und dann dicke Elko-Batterien verbauen, die die Impulse liefern können.
Das macht unter dem Aspekt auch Sinn, der Trafo muss nur die Grundlast tragen und die Power für Impulse holen sie aus den Elkos. -> Weniger Gewicht.

Daher gibt wohl auch in vielen Verstärkern die lustigen Selbstbau-Thermoschutzschalter. Man nehme zwei 11W Zementwiderstände in Reihe zum Trafo, oben druff eine Thermoschalter.
Wird nun auf Dauer zuviel Strom gezogen, lösst der Thermoschalter aus und lässt das ganze wieder abkühlen.

Soviel zur Theorie.
Aber wie kann man die Impulsleistung messtechnisch erfassen ?
Über die Energie gehen ? Also gespeicherte Energie errechnen und dann auf die Zeit verteilen ?

W= 0,5 * C * U² [Ws]

Nehme ich meine Vollbrücke, gesiebt mit insgesamt 10.720µF bei 160V.
W= 137 Ws ... so ist ja Watt Sekunde. Nehmen wir mal einen Basshieb bei 80Hz (T=12,5ms) dann kann (theoretisch) für diese 12,5ms ein Energiestoss von rund 10kW gezogen werden.
Falsch, dann sind die Elkos entladen und es kommt nix mehr raus.
Nochmal, die Spannung im Leerlauf beträgt 160V lassen wir sie bis max. 140V einsacken :

W= 0,5 * 10,72mF * (160V² - 140V²) = 32,2 Ws

Gibt für 12,5ms immer noch beeindruckende 2,6kW
Das ist doch mal was.
Falls mein Ansatz komplett falsch ist, bitte berichtigen.

[alfsch]

fast richtig
so: der trafo lädt die elkos alle 10ms; also haste spg.abfall ..v in 10ms, das ist der reale brumm, der bei max last auftritt; etwas komplexer wirds mit kleinem trafo, hier wirds dann eine mischung aus 10ms-nachladen + spg.einbruch des trafos;
die last-frequenz ändert hier wenig:
nur bei frequ. <<100hz wird mehrfach -eben alle 10ms- nachgeladen;


also: zuerst muss der trafo die volle (ziel-) leistung liefern können, die elkos dienen nur zum überbrücken der 10ms-"lücken", d.h. der "erlaubte" einbruch in den 10ms ist eigentlich der punkt zum berechnen der elko grösse.

[Basstler]

Also wird es erst kritisch bei Frequenzen >>100Hz, da hier der netzbetriebene Trafo nicht nachkommt, da t < 10ms.
Also ist es für den (energie reichen) Bassbereich unproblematisch, da die Spannung nur um den Betrag der Brummspannung absackt.
Wenn dann nun, wie bei mir realisiert, der Bassteil vom Rest getrennt ist, muss das Netzteil für den Rest nicht so hoch dimensioniert werden. Naja, zu spät
Also müsste theoretisch für Frequenzen >1kHz schon LowESR Elkos her und niederinduktiver Aufbau...zum Glück braucht man da keine kW mehr.

Alles bissel schwammig...zumindest wenn man probiert die "Rezepte" des Netzteil-Designs bei den Herstellern zu verstehen. Die einen bauen auf lieber zu gross als zu klein beim Trafo (Hifi Bereich) und knallhart kalkulierte eher zu kleine Trafos mit grosser Siebung (Hohe Impulsleistung) bei PA-Verstärkern.

Aber mal weg von der Theorie, wie messtechnisch die Impulsleistung ermitteln ?
Eine Sinus Einzelschwingung, im Sekundentakt (=Zeit zum Nachladen der Elkos) und am Oszi zeitgleich Triggern und die Schwingung aufzeichen.

Das dürfte bei grossen Netzteilen dazu führen, dass die Impulsleistung kaum höher als die Dauerleistung ist, da die Spannung unwesentlich höher ist. Aber das wurde im PA-Forum schon festgestellt....
Nur bei niedrigerer Impedanze kommt das ganze, gerade beim Class-D Verstärker, stärker in Erscheinung. Dort wird erstmal mehr Strom benötigt, daher kann die höhere Spannung ruhig weiter einbrechen, das Schaltungskonzept (Tiefsetzsteller) "wandelt" ja die Leistung, dh. die höhere Spannung wird auf einen höheren Strom "transformiert" wenn P gleich. Nimmt man nun die Energie der Elkos dazu, dürfte die Impulsleistung enorm hoch wandern.

Muss das mal messtechnisch probieren, aber erst nach der Abschlussfeier an der T-Schule...soll noch ein wenig Musik spielen, bevor es schaden gibt.

[Basstler]

Zitat:Original geschrieben von alfsch
also: zuerst muss der trafo die volle (ziel-) leistung liefern können, die elkos dienen nur zum überbrücken der 10ms-"lücken", d.h. der "erlaubte" einbruch in den 10ms ist eigentlich der punkt zum berechnen der elko grösse.

Naja, bei sauber ausgelegt ist das ja klar, siehe Formel. Nimmt man 10% Brummspannung in kauf kommt man auf verwertbare Kapazitätswerte.

Nur was mich wurmt, ist die Philosophie bei PA-Endstufen. Die arbeiten ja nun eher an der Grenze der Belastung, als ein HIFI-Verstärker. Und wenn es gerade in diesem Segment so prima funktioniert, warum wird bei HIFI immer noch mit dicken Trafos gearbeitet ?
Für Zimmerlautstärke reichen ja 5-10W, mit extra Bass auch 50W. Wohlgemerkt nur als Impulsleistung.

Warscheinlich sind die Testberichte drann schuld. Dort werden Endstufen noch gequält, um zu sehen, ob die angegeben Werte auch stimmen. Brauchen tut es keiner. Der Lautsprecher, der 300W Sinus 24h überlebt muss bestimmt erst noch entwickelt werden.
Das wäre wieder ein Punkt zum Energie sparen, kleinere Trafos haben auch weniger Leerlaufleistung. Weniger Gewicht -> niedrigere Transportkosten bzw. weniger Energieverbrauch beim Transport.
Und plötzlich macht PMPO nen Sinn, mehr Leistung braucht keiner (daheim).


Und das im Hifi-Forum geschrieben, würde mein Leben rapide verkürzen. (kicher)

[alfsch]

naja, meine erfahrung mit pa amps is eher andersrum:
gerade hier sind immer riesentrafos drin...
muss man evtl eher billig-economy von referenz-qualität trennen:
bei billig is immer trafo knappheit angesagt, egal ob denon oder omnitronic draufsteht,
oder qualität eben, ala mcIntosh oder crest
(hatte erst so nen kleinen crest hier, noch ohne smps, bevorzugt von 2 leuten zu tragen, sage ich nur...der trafo allein hatte so etwa schuhkarton-grösse...)

[Basstler]

Ja, sollte es ja auch sein.
Aber was so einige an gebrückter Mono-Leistung raushauen (sollen)...
also 3,2kW...da passt der Trafo kaum noch in 2 HE, oder nix anderes mehr.

Die haben schon vernüftige Netzteile, habs nur etwas übertrieben, aber in der Regel wohl Verstärkerleistung/2 = VA Trafo + Elkos.
Dafür recht hohe Rail-Spannnung, die bei Dauerbelastung einfach zusammensackt und die Dauer(Sinus)-Leistung begrenzt.

Ganz schlimm wirds wohl bei einigen mit Schaltnetzteilen getrieben...

EDIT: Futter bei Digital (??) Amps...
http://www.ast-audio.de/content_info.php?info=5
http://www.paforum.de/phpBB/viewtopic.ph...ms&start=0

[Basstler]

Wieder bissel im Netz geforscht, bei Meyersound auch einen kurzen Abriss bekommen.
http://www.meyersound.de/support/papers/...ower.shtml

Demnach reicht es, dass für einen Burst von 100-500 ms die Energie geliefert wird. Mit diesen Werten geben sie dann die Leistung an, weit weit weg von echter Sinus Dauerleistung, da nicht praktikabel.

Muss mir mal etwas einfallen lassen, wie man das mit PSpice simuliert, ohne Endstufe im Plan, nur das Netzteil, um die "vernüftige" Dimensionierung des Netzteils abzuschätzen. Wird wohl in Richtung Belastung mit sinusförmiger Stromquelle gehen bzw. einen Sinus-Impuls.
Wenn es mal wieder regnet....

[Basstler]

!!!! Edith:

Für alle Interessierten, werde noch mal alle Simus neu machen und die Bilder tauschen, vielleicht bekomme ich sie auch kleiner und man erkennt trotzdem noch etwas.
Werde für die Simus ein Rosa Rauschen nehmen, welches über die üblichen 6dB Crestfaktor verfügen.
Ziel dieses ganzen Threads ist es, Anhaltspunkte für die "vernüftige" Dimensionierung eines Verstärker-Netzteils zu bekommen.
!!!!

So, zum Glück regnets...
Also hab mal die Spannungsversorgung meines Bass-Amps nachgebildet.



Am rechten Ende wird ein fieser, harter Bassschlag simuliert, der bei 8 Ohm das Netzteil belastet. Es ist ein rechteckiger Strom Impuls mit 50Hz der drei mal pro Sekunde zuschlägt. Anstiegszeit 1ms (HART).
Simubilder folgen....

[Basstler]

Erstmal das Einschalten....



Das Grüne ist der sekundäre Strom, beachtlich hoch. War aber zu erwarten. Auch schön die Ladeimpulse, die das Netz versauen.
Rot ist die Spannung an der Schaltung, gelb stellt die Leistung in der Stromquelle da (Annahme kleine Leistung, nur für die Simu)
Blau ist der Strom am Ausgang (100mA).

[Basstler]

So, nun die Quizfrage, wo bleiben die 1,2 kW ???

Edith:

Tip...die Verluste aller Innenwiderstände + Dioden liegt bei ca. 200W.
Es fehlen aber wesentlich mehr....grübbel...

Grober Schnitzer ?

Edith die 2. :

Nehmen wir mal die nette Formel aus den Datenblatt des Trafos :

Pn = Ps * sqrt(Tein/T) = 3,5kW * sqrt(20ms/350ms) = 836 W <- !!!
Na sowas....wo liegt der Fehler ? Stromanstige in der Simu zu heftig da keine Induktivität ? Wie Gross ist die Induktivität eines 1kVA Trafos ?

Edith 3.:

wenn man sich zu blöd anstellt, den Innewiderstand zu berechnen...
Also, die Spannung bricht zwischen Leerlauf und Nennlast um 5% ein, bzw. Laut Datenblatt Uleer = 116,4V (164.6Vs) Ulast = 110V -> delta U = 6,4V -> Ri= delta U / Ilast = 700m Ohm ...

Nochmal simulieren, tausche die Bilder...

Edith 4.:
Gut noch 400W Differenz...aber 260W werden jetzt am Innenwiderstand verbraten...
Nimmt man den Rest der Schaltung dazu, dürfte das jetzt passen.

[dragon]

Das beim nachladen der Elkos spitzenströme im Trafo auftreten ist ja klar.
Aber wie kommst du auf die 2kW? Wenn es vorher doch nur 830W waren.

[Basstler]

@dragon

Das versuche ich gerade raus zu finden. beim ersten Anlauf war nen Rechenfehler drinne.
Fakt ist, dass bei 760W (gemittelt) am Ausgang, etwa 1200W aus dem Trafo kommen müssen.
Werde nochmal alle Verluste der Innenwiderstände und der Dioden mit rein rechnen, das müsste passen.

Die Verluste entstehen durch die impulsartige Überlastung des Netzteils.

[Basstler]

So...nochmal simuliert und berechnet.
Es gehen "irgendwo" rund 80W verloren. Warscheinlich das Laden der Elkos, die verbraten auch Energie.
Aber im grossen und ganzen, verliert man rund 390W nur an Innenwiderständen (bzw. den Dioden)
Das ist genau der Punkt, wo bei PA-Endstufen gearbeitet wird. Die Musikleistung kann aufgrund der
impulsförmigen Belastung höher sein.
Demnach schafft das Netzteil Impulsleistungen von rund 3kW in 4 Ohm...schon beachtlich.
Die stärkere Belastung des Netztrafos von 120% kann als problemlos angesehen werden, viel mehr sollte
eine Limiter-Schaltung entworfen werden, die zuverlässig verhindert, dass die Endstufe
übersteuert wird. Das gibt sonst kaputte Fets...
Im Prinzip, müsste die Spannung am Komparatoreingang überwacht werden. Die darf nie höher werden, als Udreieck - Modulation max.(%).
Damit sollte sichergestellt sein, dass die Modulation nicht über die 80-85% die machbar sind, hinaus gesteuert wird.

Juhu...wieder ne neue Teilschaltung (die 20. Platine im Amp...).

[Basstler]

Geil....hab nen WAV -> Stimulus Konverter gefunden.
Also kann man sich ein "echtes" Signal greifen und damit das Netzteil ärgern, klasse...

Edith:
Mist, das tool hat ne macke, keine konstanten zeiten, PSpice meckert

Edith 2.:
STRIKE !!!!!! nur das übliche..Orcad will kein "," sondern "." -> find&replace !!

[dragon]

Zu thema der max. modulation

Wenn man dem amp ein hochpegel eingang verpasst damit der vorverstärker (vorm comparator) nicht so viel verstärken muss,
dann könnte man die dreiecksspannung auf ca. 3,..V anheben und den audioeingang mit 2 Zdioden (2,4V) begrenzen.
Damit kann am audio "in" vom comparator die spannung nie größer werden als Z-spannung+diodenspan..
Ist zwar sehr simpel aber sollte doch klappen oder?
Das ganze gillt aber eh nur dann wenn man die steuerung analog macht und nicht über uC, denn da sollte
es bessere lösungen geben, denk ich.

[Basstler]

Ja, ne....spitze bekommt man weg, aber sone Diode ist ja nicht linear, somit wird das Signal vor dem Abschneiden massiv verbogen -> Verzerrungen !

[dragon]

Was wäre das denn wenn man das mit einem Comparator macht?
Auf den einen eingang kommt eine feste referenzspan. und an den anden
das audiosignal. So das bei überschreiten der ref-span. dann dem Comparator (der fürs PWM-signal)
das audio signal weggeschaltet wird.

Ähn ne besser mit nem Op der das dann auf ref-span. begrenzt.
Dabei muss dann aber der vorwiderstand so groß sein das der Op
keine "roten Backen" macht.

Sollte besser sein als das mit den dioden, vorallem präziser.

[Basstler]

Im Prinzip muss man "nur" den Eingangsverstärker alc VCA auslegen, also als Spannungsgesteuerter Verstärker.
Da gibts nette sachen mit kleinen Fets, suche das mal raus und simuliere das mal.

Nur wegschalten hört sich dan etwas blöd an, es reicht ja das Signal um Faktor x für Zeit Y zu begrenzen.
Sobald das Signal wieder zurück geht (nach y) holt man es wieder hoch.

Ich suche morgen mal was raus.....