Endstufe verzerrt bei sehr tiefen Tönen

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Low-Sub
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 25. Jul 2014, 09:40

Hallo zusammen!

Ich habe ein Phänomen, für welches ich leider keine Erklärung finde:

Ich besitze eine 4 Jahre alte Renegade REN 1800 Endstufe.
Angegeben ist diese mit 700 Watt Brücke auf 4 Ohm. Diese ist an einen Hifonics MX 12 REFLEX mit 750 Watt an 4 Ohm angeschlossen (auch Brücke).

Nun ist es so, dass bei Frequenzen unter ca. 35-40 Hertz das Signal aus dem Sub total verzerrt rauskommt.
Habe dies mit verschiedenen Sinustönen unterschiedlicher Frequenzen getestet.
Bei Tönen um die 50 Hertz pumpt der Sub ordentlich und man hört selbst keine Verzerrung. Bei Frequenzen darunter verzerrt das Signal immens und das auch bei reduzierter Lautstärke. Als Vergleich, über 50 Hertz bei Radio Lautstärke 28-30 alles kein Problem, bei einem Signal von 25 Hertz ist bei Lautstärke 20 Schluss. Dann verzerrt der Sub ohne Gnade.
Laufender Motor, 13,7V Ruhespannung am Verstärker:
45 Hertz Signal auf Lautsärke 28 - Ca. 12V
25 Hertz Signal auf Lautstärke 20 - Ca. 10,9V

Batterie ist eine 40A Standartbatterie im Motorraum. Auch mit einer Zusatzbatterie direkt vor der Endstufe hatte ich das Problem, zwar nicht ganz so krass, aber der Verstärker hat ordentlich an den Batterien genuckelt (Power Cap war zudem noch zwischengeschaltet mit der Zusatzbatterie).
20mm² Kabel Plus und Masse. Massepunkt am Kofferraumschloss, Lack ist abgeschliffen.
Falls es von Bedeutung ist: Fiat Punto 188.

Ich bin mit meinem Latein gerade ein bisschen am Ende, da ich nicht weiß, was dieses Phänomen auslöst.
Ich tippe auf verbrauchte Kondensatoren im Amp selbst. (Altersschwach?) Aber das ist leider nur eine Vermutung und ich habe auch leider keinen Verstärker, den ich noch testen könnte.

Vielleicht könnt ihr mir ja einen Tipp geben, woran das liegen könnte?

Vielen Dank!

[Beitrag von Low-Sub am 26. Jul 2014, 09:55 bearbeitet]

scauter2008
Inventar

#2 erstellt: 25. Jul 2014, 16:29

http://amp-performance.de/359-Renegade-REN720.html
Kann mir dann nicht vorstellen das die dann echte 700W bringt.

10,9V am Verstärker ist auch schon etwas knapp.

Ein Sub hat eine Resonanzfrequenz, auf dieser Frequenz steigt der widerstand an.
Wen die Reso des Gehäuses bei z.b 50hz liegt
Hat der Sub bei 50Hz z.b 10ohm und bei 25hz die Normalen 4ohm.
Da er dann bei 25hz mehr Strom braucht als bei 50hz, bricht deine Spannung ein und der Verstärker bringt weniger Leistung.

Low-Sub
Ist häufiger hier

#3 erstellt: 26. Jul 2014, 09:58

Danke für deine Antwort.

Ich gehe schwer davon aus, dass die Stufe die 700 Watt packt, schau dir mal das PCB an:

Ich habe auch mal geschaut, die Resonanzfrequenz bei dem Sub (hatte mich in der Beschreibung geirrt, habe es getauscht) liegt bei 24,6 Hertz.

Liege ich dann Recht in der Annahme, dass je tiefer der Bass ist, desto mehr Leistung wird laut dir benötigt, ergo eine Endstufe holen, die (nur als Bsp!) 1000 Watt macht, jedoch bei einem sehr tiefen Bass nicht in die Knie geht? Oder habe ich das noch nicht ganz verstanden?

scauter2008
Inventar

#4 erstellt: 26. Jul 2014, 10:10

Die Stufe schaut ja doch recht brauchbar aus.

Laut BDA ist das Tuni 30Hz.
Wo hast du den den Tief Pass gesetzt ?
Wen du den auf z.b 50Hz hast , dann fällt der Pegel schon bei 45Hz ab > weniger Strom.

45 Hertz Signal auf Lautsärke 28 - Ca. 12V
25 Hertz Signal auf Lautstärke 20 - Ca. 10,9V

Deine Stromversorgung geht in die Knie.

Edit 13Uhr

Bei 700W Ausgangsleitung mit ungefähr 40% Verlusten braucht die Endstufe ~1KW entspricht 80A Stromaufnahme.

20mm² haben bei 5m Länge eine Leiterwiderstand von 0,009Ohm
Bei 80A hat man einen Spannungsabfall von 0,72V, das aber nur auf dem Kabel.
Masseleitung hat auch noch einen Widerstand, und dann auch noch Übergangswiderstände und Innenwiderstand der Batterie.

Insgesamt hast du ~ 0,014Ohm.(R=UxI = 1,1V x80A)
Das kling nach Wenig,ist aber bei Hohen Strom viel.

Wen die Endstufe in Brücke 700W bei 12V bringt.(normal wird ja mit 14,4V gemessen, ist aber jetzt mal egal)
Ist die Interne Spannung unter Last ~53V eff (+-38VDC)
Das Netzteil ist wahrscheinlich ungeregelt, das heißt wenn die Eingangspannung sinkt,sinkt auch die Interne Versorgungsspannung.

Das Verhältnis ist meist 1/1
12VDC auf 38VDC,macht ein Windungsverhältnis von ~3,16
Liegen am Eingang nur noch 10,9VDC an, hat die Innere Spannung auch nur noch 34,4VDC.
34,4VDC in Brücke = ~595W und nicht mehr 700W.

Bei 700W an 14,4V
14,,4V auf 38V = Windungsverhältnis von 2,63
10,9V x 2,63 = 28,6V Interne Spannung
28,6V x 2 = 57,3VDC /1,41 = 40,6V Eff
40,6V²/4ohm = 413W.

Im Auto hat man aber keine 14,4V (außer man hast Mehrrehe Lichtmaschinen verbaut)
Lehrlaufspannung von eine Batterie sind meist 12,6V.
Da wird also etwas Geschummelt.

[Beitrag von scauter2008 am 26. Jul 2014, 11:12 bearbeitet]

Low-Sub
Ist häufiger hier

#5 erstellt: 26. Jul 2014, 11:03

Eine der wenigen, der ich über die Leber traue. Die von SIOUX werden die nächsten. Dann die XA3500.2 oder die HC600-2. SInd echte Geheimtipps und laut Messungen bei Amp-Performance super. Man muss auch bedenken, dass die nur bei 13,5V messen, somit noch Luft nach oben ist von der Power. Aber das ist ein anderes Thema

Den Tiefpass habe ich bei 120Hz angegeben, da die Frontlautsprecher wirklich nicht die Besten sind. Das Radio hat auch nicht die Power, um die Boxen bei mehr Bass genügend mit Power zu versorgen.
Eeinen wirklichen Bass-Schub hört man zwar erst unter 80 Hertz, aber immerhin den Hochbass hört man durch den 120 Hertz Cut besser. Es ist halt ein Budget System und ich weiß, da kann man mehr machen, jedoch nur, wenn man das Geld und die Zeit hat.

Ich bin nur am Überlegen, ob es sich lohnt, evtl. eine andere Stufe zu holen. Bzw. neue STufe plus wieder eine Zusatzbatterie rein.
Tiefbass ist mit der Box wirklich nicht schlecht, obwohl sie nur eine Budgetversion von Hifonics ist.

scauter2008
Inventar

#6 erstellt: 26. Jul 2014, 11:21

Hab oben Editiert.

Eine Zusatzbatterie ist eine Gute Idee.
Hast wenig Kabelwiderstand zur Zusatzbatterie, auch haben die meist einen Kleinren Innenwiderstand.
Da kannst dann auch die 20mm² Verbaut lassen, die reichen zum nachladen der Zusatzbatterie.

zerog
Ist häufiger hier

#7 erstellt: 26. Jul 2014, 16:43

Da verzehren hat doch nix mit der abrufbaren Leistung zu tun, eher damit das die Verstärkerschaltung nicht mehr ordentlich schaltne kann die MosFets brauchen doch eine Mindestspannung zum sauberen Steuern...es ist einfach derzeit nicht genug Strom vorhanden, deshalb bricht dir die Spannung ein.

So kleine Batterie im nicht neuwertigen Zustand bricht bei hoher Leistungsabgabe ebenfalls ein, die Lichtmaschine muss dann sozusagen 2 Verbraucher versorgen, tippe mal auf eine 75-90A Lichtmaschine, was agt den dein Bordnetz dazu? Flackerts?

Ich würde dir entweder eine dickere Hauptbatterie mit dickeren Kabeln empfehlen oder halt eine kleine AGM/Gel Stützbatterie.

Alternativ mal die Stufe bei jemanden anders ausprobieren vlt hat sie auch schon einen Fehler und zieht aus irgendeinen Grund Unmengen an Strom.

Ich konnte in meinen Corsa A mit ner 60A LM und zwei AGMs mit 25qmm Kabel locker 2 Endstufen verdauen zum Musikhören mit so 1,5kW RMS insgesamt...

Low-Sub
Ist häufiger hier

#8 erstellt: 26. Jul 2014, 20:52

scauter2008 Danke für deine ausführliche Rechnung, ich sollte mich mal in die Materie tiefer einlesen, so wie ich das sehe, um auch den technischen und physikalischen Part genau zu verstehen.

Ich gehe aber auch davon aus, dass die Mosfets einfach schon altersschwach sind, wie zerog das gesagt hat. Ich meine, die Stufe hat schon ein bisschen was auf dem Buckel und ist in der Zeit auch immer gut an der Leistungsgrenze betrieben worden, hat schon viele heiße Tage hinter sich und lange und laute Hörperioden.
Und ja, es flackert! Jedoch bei einer Drezahl ab 2500 Touren nur noch moderat. Dennoch habe ich bei der Drezahl die angegebenen Stromwerte an der Endstufe und das mit einer, ich glaube es waren 15AH Zusatzbatterie plus Cap vor der Endstufe. Ohne ist es genauso, jedoch wird die Starterbatterie mehr vergewaltigt, als bei der anderen Kombi.
Die Punto LiMa hat, soweit ich das gelesen habe, 65A.

Ich bin halt leider mit meinem Latein am Ende, gemessen, ausprobiert etc. Ich muss mal schauen, ich glaube, ich kann bei keinem die STufe testen, da ich nicht viele Leute mit Anlagen kenne. Und bei denen, die was haben, sind nur dünne Kabel verlegt, für weitaus weniger Leistung.

Scorplexify
Ist häufiger hier

#9 erstellt: 27. Jul 2014, 14:24

Das die Mosfets aufgebraucht sind, bezweifel ich stark.

Ich denke deine Probleme kommen ausschließlich durch eine unzureichende Stromversorgung.
Die hast du ja leider

. Sieht man am flackernden Licht.
D.h du musst deine Stromproduzenten, Kabel und Stromspeicher überprüfen.

Sind die Kabel an allen Verbindungsstellen in Ordnung?
Also vernünftig gecrimpt/ mit Kabelschuhe versehen und ohne Korrosion (genau hinschauen),
besonders der Massepunkt für die Endstufen.

Ist das Massekabel im Motorraum zur Batterie verstärkt?

Welche Sicherung wurde verbaut (AGU oder (Mini-)ANL)?

Sind die Batterien in Ordnung?
Leerlaufspannung messen, gucken ob sie Spannung bei kleiner Last stark einbricht?
Oder mal zum Boschservice oder so bringen.

Ist der Cap in Ordnung? Zieht der Strom, wenn er aufgeladen ist?

Wie alt ist Lichtmaschine? Vllt sind die Kohlebürsten einfach verbraucht.
Wie ist die Spannung im Leerlauf ohne große Verbraucher wie Licht oder Anlage?
Ist der Riementrieb in Ordnung, der Lichtmaschine antreibt?
Risse im Keilriemen? Spannrolle in Ordnung? Quietscht irgendwas?

Ich hoffe damit kommst der Lösung näher.

MfG Anton

Low-Sub
Ist häufiger hier

#10 erstellt: 28. Jul 2014, 06:22

Scorplexify Danke für deine Ideen!
Also, dann schauen wir doch mal:

Kabel an Verbindungsstellen sind soweit okay und sehen nicht viel anders aus, als beim Einbau.
Alles vernünftig gecrimpt (4 Hände an einer Zange) und auch Kabelschuhe verwendet.
Massekabel im Motorraum ist nicht verstärkt, ich hatte dazu noch keine Zeit. Bin auch immer am Rätseln gewesen, ob man bei 700 Watt das noch zusätzlich zur Masse an der Endstufe im Kofferraum machen muss...
Leerlaufspannung Batterie liegt bei 12,3V-12,1V. Ich kann dir jetzt auch nicht sagen, wie sehr die Ruhespannung bei Verbrauchern runtergehen sollte... Vielleicht hast du ja einen Richtwert für eine 40-45AH Batterie?
Cap ist immo nicht angeklemmt, die Zusatzbatterie auch nicht, soweit ich das beobachten konnte, zieht der Cap keinen Strom, nur den, für die Spannungsanzeige zum Betrieb benötigten.
LiMa ist von 2002, wurde seit Bau des Autos nicht gewechselt.
Spannung mit Motor an sind 13,8-13,6V an der Stufe und 14,1V vorne an der Batterie. Vielleicht an der LiMa noch einen tacken mehr, das sieht soweit ganz gut aus.
Riementrieb+Keilriemen vor anderthalb Jahren mit Zahnriemen gewechselt (außer Spannrolle), quietscht nichts und sitzt enstprechend "fest".

Mir fällt aber noch eine Sache ein:

Bei Volllast wird die Endstufe nur über 60% ihrer länge heiß, auf den anderen 40% tut sich nicht wirklich was. Wie man aber auf dem Bild des PCBs sehen kann, erstrecken sich die Transistoren auf die gesamte Fläche links und Rechts. Vielleicht ergibt sich ja daraus etwas, möglich wäre es doch, das manche einfach nicht funktionieren und keine Wärme abgeben?

scauter2008
Inventar

#11 erstellt: 28. Jul 2014, 15:42

Da verzehren hat doch nix mit der abrufbaren Leistung zu tun,

Hat doch auch keiner Behauptet.

die MosFets brauchen doch eine Mindestspannung zum sauberen Steuern

Ab 3-4V fangen sie an zu leiten.
Ab 10V sind sie dann voll durchgesteuert.
Ab 20V sind sie dann Defekt

es ist einfach derzeit nicht genug Strom vorhanden, deshalb bricht dir die Spannung ein.

Ja genau
Und das Passiert genau dann, wen der Sub nicht mehr in der Reso läuft und die vollen 700W Abverlange würden.

Die Verkabelung sollte in Ordnung sein
14mOhm sind eigentlich ok für die Verkabelung, da sollte alles passen.

Leerlaufspannung Batterie liegt bei 12,3V-12,1V

Ohne Zündung ?
Dann ist die Batterie auch nicht mehr die Beste.
12,5V-12,8V Hat eine gute Batterie.

Bei Volllast wird die Endstufe nur über 60% ihrer länge heiß, auf den anderen 40% tut sich nicht wirklich was. Wie man aber auf dem Bild des PCBs sehen kann, erstrecken sich die Transistoren auf die gesamte Fläche links und Rechts. Vielleicht ergibt sich ja daraus etwas, möglich wäre es doch, das manche einfach nicht funktionieren und keine Wärme abgeben

Das was da Warm wird sind die Transistoren der Endstufe.
Die andre 40% sind die MosFet und Diode des Schaltnetzteil.
Das Schaltnetzteil hat viel weniger Verluste als der A/B Verstärker.
Das ist also bei jeder Endstufe so.

Low-Sub
Ist häufiger hier

#12 erstellt: 28. Jul 2014, 19:03

Okay, ich sehe, ich habe mich ein bisschen unklar mit der Hitzeverteilung ausgedrückt...
Ich meinte das so, dass auf der gesamten Reihe, wo die Transistoren auf den Kühlkörper geschraubt sind, dieser nur zu 60% wirklich heiß wird, der Rest bleibt lauwarm bis kühl. So als ob 4 von den transistoren nicht mehr funktionieren würden (keine Hitze abgeben).

Zur Mitte hin das gleiche spiel, roter Bereich zur Mitte hin ist heiß und die anderen Bereiche zur Mitte hin entsprechend der Farben.
Vielleicht verdeutlicht das Bild das etwas besser.
Ich will die Endstufe auch nicht so gerne aufschrauben um nachzusehen :/

Ich habe aber eben auch nochmal die Ruhespannung der Batterie gemessen, 12,65V nach 3 Stunden stillstand, OHNE Zundüng!
Womit sich die Spannung ja im normalen Bereich bewegen sollte.

scauter2008
Inventar

#13 erstellt: 28. Jul 2014, 19:23

Sicher das das so Rum stimmt ?
Hinten sitzt die A/B Endstufe, die ist bei dir kalt sollte aber Heiß sein.
Vorne das SNT sollte kalt sein, ist bei dir aber Heiß

Wird die Ohne Musik auch warm ?

12,65V ist in Ordnung.

[Beitrag von scauter2008 am 28. Jul 2014, 19:27 bearbeitet]

Low-Sub
Ist häufiger hier

#14 erstellt: 28. Jul 2014, 20:16

Siehst du, da fehlt mir einfach das Detailwissen :/
Ich weiß es um ehrlich zu sein nicht, dass müsste ich nach einer längeren lauten Sitzung mal erfühlen.
Kannst du mir bitte mal erklären, was die Transistoren vorne (rot) bewirken? ich dachte, dass alle an die Kühlkörper angeschlossene für die Verstärkung des Signals sind.
Edit: Und nein, sie wird ohne Musik nicht merklich warm.
Edit2: Was ich vergessen hatte: Eine AGU 80A Sicherung 30cm von der batterie entfernt und eine 80A AGU Sicherung hinten, da ich dort noch die 2te batterie hatte, die aber immo ausgebaut ist. (Falls das Kabel in der Mitte bei der Tür reißt, dass beide Batterien nicht auf Masse liegen und die Sicherungen schmelzen, bevor es einen Kurzen gibt).

[Beitrag von Low-Sub am 28. Jul 2014, 20:26 bearbeitet]

zerog
Ist häufiger hier

#15 erstellt: 29. Jul 2014, 03:11

brauchst nix aufschrauben, da wo die Stromkabel rein gehen sollte es etwas kühler sein, und da die Weichen sind wärmer. Wird schon so passen...Ich kann mir trotzdem nicht vorstellen das alles so i.O. ist, wie gesagt wenn ich aus dem popligen Corsa über einen 1kW abrufen konnte ohne das es flackert...vlt echt mal die Masse an der Lima austauschen bzw. es ist meist einfacher einfach ein Kabel von Lima zur Batterie zu führen und von da auf die Karrosserie zu gehen(Oder halt direkt auf Karrosserie zusammen mit Batterie), dann musst nix am Motorblock rum basteln, zwecks Zündung ect...

scauter2008
Inventar

#16 erstellt: 29. Jul 2014, 18:21

und da die Weichen sind wärmer.

Wo sind da weiche

Du meinst die Einstellregler/Bedienelemente.

was die Transistoren vorne (rot) bewirken?

Das sind die Mosfets für das Schaltnetzteil.Jeweils 6 Pro Seite
Danach kommen 2 Dioden je Seite.
Die Mosfet werden mit einen Rechteck (oder auch Puls weiten Modulation/PWM genannt) angesteuert.
Die Mosfet Schalten dann Abwechselnd GND auf die 2 Wicklungen vom Übertrager.
Der Übertrager hat 2 gegensinnige Wicklungen die direkt mit + Verbunden sind,und erzeugen so ein Wechselndes Magnetfeld.
Auf der Sekundärseite sind auch wieder 2 Wicklungen gegensinnige gewickelt.
Da wird es Gleichgerichtet mit den 2 Dioden, nach den Dioden werdend 2 Netzteile wieder zusammengeführt.
Danach kommt die Stützelkos, und hat dann eine Negative und Positive Ausgangsspannung.
Alles was nach den Elkos(die Runden Goldenen um den Lüfter) ist ist der Endstufenteil.

Das Netzteil wird Nächtlich auch warm.

Das kommt durch den Mosfet, da der auch einen Innenwiderstand(RDSON) hat, und da dann Spannung Abfällt.
Dazu kommen noch die Schaltverluste beim Duschschalten.
Ein Transistor/Mosfet/IGBT braucht eine gewisse zeit bis er voll durchschaltet/Abschaltet, also seinen Widerstand von 100Mohm auf 30mohm ändert.
Diese Zeit liegt meist bei 50-100ns.
Der Übertrager hat auch Verluste, durch den Drahtwiderstand und Magnetisierungsverluste.

In den Dioden Fällt auch etwas ab, meist 0,7W pro Ampere
Bei ~700W sind das 13,2A = 9,2W/4Dioden = ~2,5W je Diode.

Bei dem Endstufenteil sind die Verluste viel Größer. (ich mach nur mal eine Kleine einfach Rechnung)
Aus der Gleichspannung muss ja wieder ein Sinus am Ausgang geformt werden.
Das Machen die Transistoren,3 Pärchen pro Kanal = 6 Transistoren(3 Für die Negative Halbwelle und 3 Für die Positive Halbwelle).
Die Transistoren werde mit den Sinussignal angesteuert und Verstärken die Spannung/Strom
Würde Musik aus einer Rechteckspannung bestehen Hätten wir fast keine Verluste (wie oben beschrieben)

Das Wäre eine Halbe Sinuswelle (finde gerade nichts besseres)

Wen das Feld Komplett rot wäre, wäre es eine Rechteckspannung.
Das Grüne ist das Sinus (Positive Halbwelle)
Der Rest der Rot ist Sind die Schaltverluste.(bis zum Blauen Strich, den denken wir und jetzt mal weg)
Das sind ungefähr 30% die Verheizt werden.
Bei 700W sind das~ 200W Schaltverluste, bei 3 Transistor macht das 60W je Transistor.
(Es schalten immer 3 Transistoren die Positiv Halbwelle, dann schalten die ab und die Negativ Halbwelle beginnt zu leiten)
Das wird ordentlich heiß.
Jetzt kommen aber noch Andere Verluste hinzu
E-C Strecke hat auch einen Ziemlich Konstanten Spannungsabfall von ~2V (2W je Ampere) (vergleichbar mit den RDSON Bei Mosfet)
Bei unseren 13,2A (bei 700Wan 4ohm) macht das 26W bzw ~10W je Transistor
B-E Lass ich jetzt mal weg,

Ungefähr 70W Je Transistor

Ich nehme jetzt mal den 2SC5200.(150W 15A)

So ein Transistor Hält eine Maximale Temperatur von 150°C aus.
Ein Transistor hat eine Inneren Temperaturwiderstand, vom eigentlichen Chip (Die) zum Gehäuse/Kühlfläche des Transistors.
Der Übergangswiderstand ist in Meinen Datenblatt gerade nicht angegeben.
Bei 25°C (Raumtemperatur) kann er 150W Verhetzen
Dann teilen wir die 125°C(150°C-25°C) durch die 150W und erhalten ~0,8°C pro Watt.
Wen am Transistor jetzt diese 70W verheizt werden müssen, wird der Chip 62,5°C Wärmer als die Umgebung/Kühlkörper.
Da Der Kofferraum angenommen 25°C hat, sind es dann 87°C am Chip.
Jetzt Gibt es aber auch wieder vom Kühlkörper zum Transistor einen Übergangswiderstand. von z.b 0,3°C.(Isolierscheiben,Unebene Fläche)
Macht bei 70W noch mal 21°C mehr und somit insgesamt 108°C.
Jetzt wird der Kühler aber auch noch warm sagen wir mal 50°C, und somit sind es dann schon 133°C.
(hab leider vergessen das die 700W ja Gebückt sind, da sind es dann 6 Transistoren je Halbwelle also nur die Hälfte der 133°C)

Hätte die Endstufe wirklich nur eine Kanal mit 3 Transistoren je Halbwelle,Wäre das schon Grenzwertig, da sich die Lebensdauer bei 133°C schon Verkürzt.
Im Sommer ist es im Kofferraum auch mal Wärmer als 25°C
Man Hört ja immer wider mal vom Abgeschalteten Endstufen durch Überhitzung.