Netzteil für Audio-Verstärker

Hallo,

ich hab da mal 'ne Frage zu einem Netzteil für einen Audio-Verstärker. Der Verstärker hat ca. 2x50W (2x LM3875). Es geht um ein ungeregeltes Netzteil, welches dafür aus einem Trafo (Ringkern) eine positive und eine negative Spannung liefern soll.

Die meisten Schaltungsvorschläge für Netzteile sehen einen Gleichrichter (GR) vor, der sozusagen "zwischen der positiven und der negativen Spannung hängt"; die Masse wird direkt mit dem Mittelabgriff des Trafos verbunden.

Auf verschiedenen Webseiten wird nun gesagt, es wäre vorteilhaft, für den positiven und den negativen Ausgang des Netzteils jeweils eigene GRs zu verwenden und die Masse erst hinter den GR zu verbinden. Ich habe aber bisher keine Begründung gefunden, warum das besser sein sollte.

Den einzigen relevanten Unterschied sehe ich in der höheren Strombelastung der GR-Dioden, wenn man nur einen GR einsetzt. Aber da kann man ja einfach einen stärker belastbaren GR verwenden, oder?

Damit klar ist, was ich meine, hier die passenden Schaltpläne:

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Gibt es noch andere Unterschiede, die ich bisher übersehen habe?

Viele Grüße,

Andreas

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Andreas Schroeder
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dann nennt man es "unbegründete Behauptung" und Du weißt, was Du zu tun hast, oder? :-)

Nein. Der Diodenstrom ist identisch, die Verlustleistung aber höher, da doppelt so viele Dioden im Spiel sind.

Passt schon.

Wenn Du noch etwas gutes tun willst, dann kannst Du der Schaltung Sekundärseitig eine (genauer gesagt zwei) PFCs verpassen. Das reduziert die Trafoverluste und macht die Spannung stabiler, respektive erfordert kleinere Trafos und Kondensatoren. Allerdings sind getaktete Komponenten in Audioverstärkern für Manche ein rotes Tuch, und man muss auch wirklich etwas aufpassen, dass man nicht durch IM Artefakte im Hörbereich kriegt, vor allem wenn die zwei PFCs nicht synchron laufen.

Marcel

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Marcel Müller

Am 18.05.2010 17:57, schrieb Andreas Schroeder:

Hallo,

bei der Schaltung mit zwei Gleichrichterbrücken verliert man zwei Diodendurchlassspannungen. Wegen der hohen Spitzenladeströme sind das mehr als 2 x 0,7V. Das verschlechtert den Wirkungsgrad besonders bei Trafos mit niedrigen Spannungen.

Die Masseführung hat insgesamt einen grossen Einfluss auf die Verstärkerqualität. Im Schaltbild rechts ist die Masse ungünstig eingezeichnet, da kann man sich ruhig ein paar Gedanken dazu machen wenn man nicht möchte dass der Verstärker brummt.

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

Ok, das spricht eindeutig gegen zwei GRs.

Ich hab da ein wenig mit Spice gespielt, und versucht, herauszufinden, wo sich die Schaltungen unterscheiden. An die Masseführung habe ich dabei (noch) keinen Gedanken verschwendet...

Dann kann man also wohl sagen, dass die rechte Schaltung mit einem GR nur Vorteile bietet: weniger Bauteile, weniger Spannungsverlust an den Dioden, damit geringere Verlustleistung.

Gruß,

Andreas

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Andreas Schroeder

Ich hab's mir nochmal angeschaut und seh's jetzt auch :)

Das Thema PFC habe ich zwar schonmal in Bezug auf Schaltnetzteile gehört, bei normalen Trafos sagt mir das ehrlich gesagt ziemlich wenig. Wenn ich das richtig verstanden haben, soll eine PFC die Stromaufnahme einer Schaltung "gleichmäßiger" machen, hier also vmtl. den "plötzlichen" Stromfluss durch die Dioden, wenn die Spannung des Trafos die der Glättungselkos übersteigt, oder?

Hast Du zu dem Thema genauere Infos, vlt. ne Webseite? Andererseits - lohnt sich das bei einem Verstärker mit immer noch verhältnismäßig kleiner Leistung überhaupt?

Gruß,

Andreas

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Andreas Schroeder

ja, korrekt. Der Trick dabei ist neben der Motivation der Energieversorger, weniger Oberwellen im Netz zu haben, dass die Ohmschen Verluste quadratisch mit dem Strom steigen, während die transportierte Energie linear mit dem Strom steigt. Aus diesem Grund ist es effizienter, die Energie nicht in kurzen Pulsen zu übertragen.

Ehrlich gesagt, nein.

Gute Frage. Vor allem deshalb, weil bei einem Audioverstärker das Thema Spitzenleistung und Durchschnittsleistung zwei komplett unterschiedliche Paar Schuhe sind. Für 100W RMS bräuchte man eigentlich einen

500VA-Kringel. Das ist schon ein ganz ordentlicher Trafo. Andererseits hat ein Verstärker mit 100W Sinus bei typischen Audio-Kompott im verzerrungsfreien Betrieb eher 10-20W RMS. Und da reicht auch der 100VA-Kringel mit konventionellem Netzteil. Mit PFC würde halt ein 25VA-Trafo reichen.

Marcel

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Marcel Müller

Andreas Schroeder schrub:

Im rechten Bild verschmutzt eine Störung (Schaltknackse von Dioden) auf der Masse beide Spannungen. Links nicht. Ansonsten gibt es noch denkbare Ansätze, dass sich Unterschiede der Dioden nicht so sehr auswirken.

Ich würde mittlerweile keine ungeregelten Netzteil mehr haben wollen. Selbst Längstregler à la LM317T haben nackig beschaltet eine Filterwirkung von 80dB und mehr, bei nur hochfrequentem Rauschen.

Große Trafos und Siebelkos sind auch immer eine Gefahr.

Falk D.

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Falk Due_bb_ert

Falk Due_bb_ert schrieb:

Warum denn nicht? Brauchbare Audioendstufen sind doch vom Prinzip her nichts anderes als gesteuerte Spannungsregler.

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Bjoern Wieck

Bjoern Wieck schrub:

Der Grund die Netzteile nicht zu regelen war, dass "früher" Regler etnweder sauteuer oder sauteuer und sehr heiß waren. Das hat sich mit den Schaltreglern so gut wie erledigt, wenn man von wirklichen HighPower-Anwendungen mal absieht. Ungeregelte Netzteile brauchen riesige Siebelkos um die 50/100Hz loszuwerden, die kann man im Fehlerfall nicht einfach abschalten, während geregelte Netzteile erstens den Strom begrenzen oder per Kurzschlusserkennung abschalten können.

Letzlich ist es auch eine Frage von Gewicht und Ressourcen: Wenn ich outdoor beschalle, sind es allein 70kG Endstufen mit einem unterirdischen Wirkungsgrad im Leerlauf, die bewegt und versorgt werden wollen. Digital läge man bei 30kG und der Wirkungsgrad bleibt über die gesamte Zeit über 70%. Leider trauen die günstigen Chinesen sich noch nicht wirklich an Digital heran. Derzeit bauen sie entweder Sondermüll (Hollywood, Raveland, Impact...) oder die US-Verstärker der späten 80er nach (Thomann).

In meinem Heim- und Studiobereich habe ich alle Endstufen mit Schaltreglern verwöhnt und selbst die Werte für innere Dämpfung etc. sind dabei eher besser geworden.

Falk D.

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Falk Due_bb_ert

Am 25.05.2010 10:19, schrieb Falk Due_bb_ert:

Lediglich Netzteil durch Schaltregler ersetzt, oder eine noch weitergehende Reglung eingebaut? Thematik interessiert mich, weil ich zunehmend "leistungshungrige" Geräte mit Schaltnetzteilen vorsehe.

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mfg hdw
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horst-d.winzler

Ja, eben. Schaltnetzteile! Bei einem Schaltnetzteil bekommt man die Regelung praktisch gratis dazu. Analoge Regelung der Endstufen- Betriebsspannung ist hingegen Schwachsinn.

das hat *nix* mit geregelt vs. ungeregelt zu tun

und *das* will man eigentlich in der Endstufe selber haben

Du diskutierst hier Schaltnetzteil vs. konventionelles Netzteil, wo die Aussage hingegen geregelt vs. ungeregelt war.

Schon ein simples Schaltnetzteil drückt das Gewicht ordentlich. Daß man das früher nicht gemacht hat, lag an den verhältnismäßig hohen Kosten und der bei damaligen Schaltfrequenzen durchaus gegebenen Gefahr, das Schaltnetzteil im Ausgangssignal zu hören.

XL

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Axel Schwenke

horst-d.winzler schrub:

Das Netzteil ist zweistufig. Pro Spannung zwei Regler: ein Linear- (+-

40V) und ein 35kHz-Schaltregler knapp (0,1V) darunter. Bis ca. 20W ist der Schaltregler arbeitslos. Bricht der Linearregler ein, gibt der Schaltregler seinen Pfeffer dazu. Läuft der Verstärker (6x TDA7293) jedoch heiß, wird die Spannung auf bis zu (+-25V) abgesenkt, in dem die Referenz der Spannungsregler auf 0 gezogen wird. Ein PI-Regler versucht 40° Kühlkörpertemperatur einzustellen.

Falk D.

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Falk Due_bb_ert

"Falk Due_bb_ert" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@news.t-online.de...

Grober Unsinn.

  1. Das Ausgangssignal eines Audioverstärker ist bestimmt durch das Eingangssignal, und zwar sehr exakt, und durch nichts anderes. Spannungsschwankungen, auch im 100 Hz Takt, der Versorgungsspannng werden besser ausgeregelt, als bei geregelten Netzteilen. Man könnte auf die Idee kommen, daß eine doppelte Regelung noch besser ist, zuerst Dämpfung um 86dB durch das Netzteil, dann Dämpfung um 112dB durch den Audioverstärker, aber jeder Laie weiss, dass hintereinandergeschaltete Regelungen nichts taugen, sondern Schwierigkeiten bringen. Da regelt der eine (irrtümlich? Nein, es ist ja im Rauschbereich) rauf und der andere deswegen runter und dann passt's wieder ? Nein, wenn man Regelungen hintereinander schaltet, muss man normalerweise die Kompensation über die ganze Kette bauen. Hintereinandergeschaltete Regelungen bringen eben KEINE Addition der Kenndaten.

  1. Gerade Audioverstärker haben Peaks die deutlich über den Mittelwerten liegen, und das soll in Ordnung sein. Wenn eine Endstufe für Verluste von sagen wir 20W ausgelegt ist, die bei einer (kontinuierlichen) Stromaufnahme von 5A auftreten würden, woraufhin würdest du die Strombegerenzung im Netzteil auslegen ? 7A ist schon zu viel, um als Strombegrenzung sinnvoll zu sein, eigentlicb müsste man 5A dauernd, 10A für 50% der Zeit, 80A mir 1 Millisekunde zulassen. Ein Schaltnetzteil kann das nicht. Ein Trafonetzteil mit Siebelko macht das perfekt: Der Trafo ist kurzfristig gnadenlos belastbar, aber im Mittel nur durch die Erwärmung begrenzt.

-> vorgeschaltete Netzteile, vor allem Schaltnetzteile, sind in Audioverstärkern grober Unfug. Man kann damit keine schlechten Verstärker kaschieren. Nur im PA Bereich, wo man nun 10kW haben muss und sowieso ohne grössere Dynamik knapp an der oberen Leistungsgrenze operiert, haben sich Schaltnetzteile etabliert: Wen man sie noch tragen kann, und weil sie die knappen Resourcen besser nutzen. Und im Auto, weil es dort nicht anders (kostengünstig) geht. Aber im normalen oder gar HiFi-Bereich sind 50Hz Trafonetzteile immer noch die beste Wahl.

Wenn in Verstärkerschaltungen mal Vorreglungen vorhanden waren, dann meist aus einem anderen Grund: Der Spannungsfestigkeit der Schaltung (oft ICs) konnte so stärker ausgereizt werden, weil ein normales Trafonetzteil ja so 30% Schwankung bedeutet. Aber ein Vorteil waren diese Vorregelungen nie.

Daß man bei Trafos grosse Elkos braucht, und bei Trafo mit Nachregelung nicht, ist Humbug. Bei Trafo ohne Regelung kommt man sogar mit kleineren aus, weil ja der Headroom der Regelung nicht mehr eingehalten werden muss. Der Ripple (so 20%) nach dem Elko wird durch die Gegenkopplung der Audioendstufe locker weggefiltert, besser als von einem Spannungsregler.

--
Manfred Winterhoff
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MaWin

MaWin schrub:

...

Für 80A müsste entweder die Spannung bei 4Ohm (real angenommen) mehr als

+-160V betragen oder die Impedanz der Lautsprecher (bei 1kHz) derartig einbrechen, dass die meisten Endstufen-ICs schon längst ausstiegen. So groß sind die Kondensatoren in den Weichen nun auch nicht.

Die in der Realität vorkommenden Strombedürfnisse erfüllen Schaltnetzteile sehr wohl.

Sehe ich, wie die Hersteller moderner Studiotechnik (Tascam, Fostex, Genelec ... etc.) und zunehmend die HiFi-Schmieden auch, anders. Man findet unabhängig der Art des eigentlichen Verstärkers immer mehr Schaltnetzteile oder Netzteile mit Schaltreglern. Bei HiFi und HomeCinema spielt der Standby-Verbrauch und die Leistungsaufnahme im Alltagsbetrieb dabei eine große Rolle.

DAS hat auch niemand vor.

Die Anforderungen an die übertragbare Dynamik ist im PA-Bereich ein bis drei Größenordnungen höher als bei Hifi. Es gibt nur wenige Fälle in denen das VU-Meter die ganze Zeit oben rumturnt und man entweder wegen der TA-Lärm oder dem für den Platz zu kleinen Anlage zum Kompressor greift und Kompressionsgraden größer als

1:8 arbeitet. Party-PA oder Konferenzen fielen noch darunter.

Unplugged mit Gesang oder Theater hingegen bringen einen Tonmann häufig ins Schwitzen, weil sich Kompression da grausam auswirkt.

Verstärker mit geregelten Netzteilen haben oft den niedrigeren Klirr. Selbst bei hohen Verstärkungsgraden ist die Störgrößenübertragungsfunktion einer Endstufe nicht 0.

Falk D.

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Falk Due_bb_ert

Warum nicht gleich Class D? Bei Bedarf kann man ja die Betriebsspannung per Step-up raufsetzen, ist doch heutzutage nicht mehr so der Akt.

Ende der 80er hatten wir das schon bei rund 100kHz (500W Primaerregler). Das hoert man dann nicht mehr :-)

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

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