Audiophiler Class-D Verstärker

Ampericher ist entweder Frühaufsteher oder er geht gar nicht erst ins Bett. Oder er wohnt in Australien.

Amperichter schrieb:

bei Dir kommen die Schaltungen, wie die Autos, vom Fließband

Die hatte er schon im Schubfach und uns bisher vorenthalten. Sonst hätte er R10 und P1 getauscht. Außerdem macht er den janzen Tach nüscht andret.

@Beobachter:
Respekt!
Unter diesen Umständen könnte ich mich mit dem Differenzverstärker (U2D) sogar anfreunden.
Jetzt muss ich mir das noch genauer angucken, weil du ja zu faul bist, anständige Symbole zu kreieren, wo auch was dran steht (U1) .
Was ist mit dem Einschaltknacks? Und reichen die 1k (R7 & R8), sind die Stromverbräuche der OPV’s so symmetrisch?


@Alle:
3 Vorteile hat die Vollbrücke allemal:
- Einfache Stromversorgung.
- Es ist der gleiche Elko, der die überschüssige Energie aus den Drosseln aufnimmt, und zur gleichen Zeit die zum Laden liefert. Das verringert auch die HF- und NF-Ströme für die Elkos.
- Und man kann eine Halbbrücken-Analogentstufe eben mal schnell ersetzen am gleichen Netzteil, ohne Leistungsverlust wegen der eingeschränkten Aussteuerbarkeit des SODFA (sogar mit Gewinn).

Noch mal @Beobachter:
Hast du dein High-End-Equipment schon (für neue Totzeiteinflussversuche)?
Hast du schon Eisenpulverringkerne versucht?

Gruß Tillg

Da haut man sich die ganze Nacht um die Ohren, und muß sich dann schon am frühen Morgen sowas anhören.

Von der Existenz des HIP4080A habe ich erst vor 15 Stunden erfahren. Dafür ist das Symbol "anständig" genug!

Dann meinen doppelten Respekt!
Bei mir ist das Symbol gleich fertig. Ist aber EAGLE, ich weiß, da stehst du nicht drauf.

Tillg

@ alle

Hier nochmal zum EP-Ringkern.
Wenn mein Meßgerät nicht lügt, braucht der Amidon-Ringkern
für 10uH, 28 Windungen Draht.

@ Tillg

Ich kenne die Technik noch nicht, wie man Eagle-Schaltbilder hier einstellt.

@Americhter:
Welche Version von EAGLE hast du?

Bei der 4er:
Datei->Exportieren->Image
Dort erst mal in die Zwischenablage. GIF-Format (am günstigsten für Web) kann EAGLE nämlich nicht. Weiter siehe unten.

Bei älterer Version (klappt auch sonst) einfach was man sieht in die Zwischenablage, mit Alt+Druck (oder Alt+PrintScreen, je nach Tastatur). Das kopiert nämlich das aktuelle (aktive) Fenster vom Bildschirm in’s Clipboard. Vorher auf günstige Größe schieben, Gridpünktchen aus und alle Kreuzchen weg (Cursor, Orgins).

Jetzt in ein Bildprogramm einfügen, was GIF kann. Bei WIN-XP geht auch Paint. Ggf. noch zuschneiden und raus als GIF.

Wenn es schwarz-weiß sein soll, noch mal vorher umwandeln (wird dann kleiner). In Paint: Bild ->Attribute. Aus dem Clipboard kommt es nämlich im RGB-Format, auch wenn es aus EAGLE schon sw ausgegeben wurde.

Gruß Tillg

@ Tillg

Danke.
Ich benutze immer die neueste, kostenlose Version.

http://img201.echo.cx/img201/6665/sodfa4080ms72aa.jpg

Mir ist fast die Spucke weggeblieben!!!! Beobachter übertrifft sich selbst. SO gefällt sogar mir die Vollbrücke.

So, ich hab Beobachters neuesten Plan schon mal in`s EAGLE konvertiert:
http://img229.echo.cx/img229/6019/sodfa40804sx.gif
Erst mal zur Ansicht, als Gesprächsgrundlage.
Meine Änderungen:
Vorstufe mit INA AD8221. Den freien OP habe ich für die Mittelspannung AGND genommen. Die 12V mit LM2495 und Übersteuerungsanzeige.

Mit R1 und 2 kann man den Eingangswiderstand nach Bedarf einstellen. Auch unsymetrisch, so man will.
Mit R5 kann man der Vorstufe bei Bedarf Verstärkung spendieren, sollte man aber lieber lassen. Kein R: V=1, sonst nach Tabelle im Datenblatt des AD8221.
C6 und C19 habe ich zum experimentieren vorgesehen.

Ansonsten habe ich alles so gelassen, wie Beobachter es gemacht hat. Habe keinen Fehler entdeckt.

Hier der Plan in EAGLE 3.5. Meckert etwas beim importieren in V4, aber geht. Andersrum geht nicht, deshalb habe ich die alte Version eingestellt.
Ich habe sie umbenannt in .txt. So muss sie beim Hochladen wieder in .sch umbenannt werden. Das muss sein, weil Windows sie sonst als Bildschirmschoner oder irgend son Quatsch installieren will.

Tillg

Vorsicht!
Die Bauelemente haben noch nicht alle die richtigen Packages (insbesondere die Kondensatoren). Also noch kein Board draus machen!

Vielleicht könnte Beobachter oder ein Anderer, der Ahnung hat, bitte posten, was man für C1, 2, 5, 6 und 9..19 und für R23 am besten nimmt, und welche Bauformen die haben. SMD, wenn sie kleiner sind.

Tillg

@Tillg

Fleißig, fleißig! - und sehr schön gezeichnet.

Nur ein paar Kleinigkeiten:

Der Optokoppler heißt "LT9910" und der Abwärtsregler "LM2594".
Der LT9910 ist von der Firma Heimann, jetzt zu finden unter optoelectronics.perkinelmer. Man kann auch den noch niederohmigeren Typ LT9909 einsetzen. Als Limiter ist aber auch jede selbstgebastelte Variante einsetzbar, solange sie wirklich lichtdicht ist ( >> Unterseite LED beachten! ).

Mußt Du die "arme" Übersteuerungs-LED gleich mit 30mA malträtieren?

Kein Vertrauen zur BAV70?

Meine rein kapazitive Stabilisierung des AGND ist selbst bei 10Hz noch niederohmiger, als deine aktive Variante. Der AD8221 ist am NF-Eingang sicher nicht verkehrt, aber vielleicht wäre es sinnvoller, dafür weiterhin 1/4 LT1362 zu verwenden und für die AGND-Stabilisierung einen Hochstrom-OP einzusetzen.

Für alle mittleren Kapazitäten empfehle ich SMD-Vielschicht-Keramik-Cs mit Keramikart X7R, unterhalb 1nF und insbesondere für den C am Integrator Keramikart COG.

Die 470/63-Elkos sollten einfach nur als low-ESR-Typen für SNT-Anwendung spezifiziert sein und möglichst für 105°C.

Bei den Cs im Ausgangs-LC-Filter war ich zunächst skeptisch, ob hier nicht MKC-Folien-Cs klanglich den SMD-Keramik-Cs eindeutig überlegen sein müßten. Bisher konnte ich jedoch bei direkter A-B Umschaltung keinen Klangunterschied ausmachen ( allerdings vorerst nur an mittelmäßigen Lautsprechern + CD-Player ).

@Beobachter
Sehr aufmerksam, vielen Dank.

Mit OPV als Differenzverstärker ist der Eingang nicht wirklich symmetrisch, jedenfalls nicht in der Impedanz. Und es sollte universell sein, z.B. für Aktivboxen geeignet.
Was hat dich zum LT1362 bewogen, nur das vierfache?
Könntest du für IC2A (dem Spannungsfolger) und 2C (AGND) einen Doppel-OPV empfehlen?
Hast du bewusst 2*470µ genommen? Bei ja: wegen der Impedanz oder der Layout-Zuordnung zu den Brückenhälften?

Gruß Tillg

@Alle:
Sagt doch auch mal was dazu.
Anfangs war hier ein Riesenbrimborium, und jetzt interessiert’s kaum noch vier Leute.

Lat mi in Ruh!

Na gut, Eines.
Zwischen die heißen Punkte von R3/R4 sollte noch ein C von ca. 1n, in Reihe zu den Inputs "nach" R3/R4 noch je ein R mit ca. 1k und, damit dies wirksam wird, noch dahinter je ein C mit 100p nach GND. Grund: Fernhalten differentieller und Common-Mode-HF-Störungen vom INA-Eingang. Die Cs sollten dabei ein Verhältnis von etwa 1 zu 5 bis 1 zu 10 haben, deshalb die Werte.
Und noch Eines.
Der Ausgangsfilter-C kann ruhig etwas Verluste (ESR) haben, das hilft bei der Dämpfung von NF-Überschwingern, bei mir haben sich 10Ohm mit 100n in Reihe in Simu und Praxis gleichermaßen bewährt, wie ich schon schrieb.
Jetze is aba jut!
Nacht!

Achso, ja, fein gemalt, alles! Und sehr fleißig wart Ihr auch alle. Vielen Dank dafür! Ich bin auch immer gespannter.
Euer Mithorcher

@Timo
Danke, Teil 1 verstanden. Die Koppel-C's haben aber jetzt gerade mal 150n(?).
Teil 2: da hinten sind 10 Ohm und 220n in Reihe, meinst du noch was Anderes?
Tillg

Die Koppel-Cs am Eingang bilden nur mit den Rs f-abhängige Spannungsteiler, mit den anderen Cs f-unabhängige.

Der R in Reihe zum 220n im Ausgang sollte ja eher ein Zobel-Glied sein oder? Ich kann mir dessen Wirkung aber nicht recht erklären. Die ESR-Geschichte wäre ggf. in C16/C17 einzubauen, ob in C18, kann ich nicht sagen. Möglicherweise muß man mit der Filterkombination noch spielen, wenn größerer Ripple erlaubt ist.

Bin müde!

Zobel? Oder Fuchs, Nerz, Opossum, Marder oder Chinchilla? Oder doch Tibetlamm?

@Tillg

Grundsätzlich müssen die 4 OPs in der Schaltung ganz unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Der LT1362 ist einer von wenigen 4-fach OPs, der allen Anforderungen gut gerecht wird, zudem ist er einigermaßen leicht erhältlich. Dies soll ja eine Schaltung sein, die mit geringem Aufwand bereits ein Maximum an Klangqualität und Wirkungsgrad erreicht. Verbesserungen kann man hier ohne Ende anbringen, ich bin aber dafür, DIESE Schaltung in erster Linie minimalistisch zu betrachten.

Bei meiner "high-tech"-Version gehe ich den genau anderen Weg, um zu zeigen, was mit den jeweils besten Bauteilen gegenüber der "low-tech"-Version noch zu erreichen ist.

Die 2x470uF direkt an der Leistungsschaltstufe sehe ich als minimalen Wert, damit die MOSFETs "in Ruhe" vor sich hinschalten können. Das ( externe ) Netzteil sollte natürlich nochmal mindestens 4700-10000uF ( pro Kanal ) haben. ( Es sei denn, man verwendet ein SNT mit Vorsteuerung, dann reichen schon 2200uF pro Kanal. )

Die 220n-10R-Kombination am Ausgang stellt sicher, dass der LC-Filter ( ohne Lautsprecher ) nicht unbedämpft ist. Ansonsten stellt er für 50kHz einen Serienresonanzkreis dar, bildet also für genau diese Frequenz einen Kurzschluß!

@ alle

Moin Jungs, ich will euch nicht den Tag versauen, aber was passiert eigentlich mit all den hier aufgeführten Schaltungen, wenn man im Betrieb die Lautsprecheranschlüsse kurzschließt???

@Ampericher:
Mach mal n Vorschlag.
Der Mostreiber hat noch einen DIS-Pin, um ihn Abzuschalten, aber wer merkt, wann der Kurzschluss weg ist und schaltet ihn wider ein?

@Timo:
Ist der INA eigentlich mit deiner Maßnahme ausreichend geschützt gegen böse Spannungen (Ladungen) am Eingang?

@Beobachter:
Ich mach schon wieder High-Tec-Gefummel draus?
Ich wollte aber auch keine Referenzschaltung für deine Superschaltung machen. Es soll schon einen praktischen Nutzen haben und möglichst gut sein, und dabei an jedermanns Bedürfnisse möglichst gut anpassbar sein. Und nicht: „ich bau mir einen Verstärker, weil er mir im Laden zu teuer ist, auch wenn er schlechter wird“.
Bei einem Serienprodukt kann man die Schaltung auf den Anwendungsfall zuschneiden. Im DIY-Bereich hat aber jeder seine eigenen Vorstellungen und Prioritäten. Und meistens auch ein Netzteil (mit Elkos natürlich ).

Aber anscheinend gibt es ja gar keine Interessenten hier. Schade, ich wollte die Arbeit eigentlich mich für mich alleine machen.

Ich schlage für die Spannungshalbierung den LM8261(M5) vor. Da kann man den R am Ausgang weglassen (sagt das Datenblatt). Und ich hab ihn schon mal zu kaufen gekriegt.

Tillg

Tillg schrieb:

Aber anscheinend gibt es ja gar keine Interessenten hier

Ganz das Gegenteil ist der Fall! Meine Ansicht über Beobachter ist zum Postiven gekippt. Am Anfang des Threads war er ein Sprücheklopfer. Aber seine minimalistischen Konstruktionen überzeugen mich. Das ist nicht mehr verspielt - das ist professionell.

Bisher hatte ich nicht vor, die Sachen auch aufzubauen. Aber durch die neuen Entwürfe werde ich sehr motiviert.

Bevor man aber hektisch Platinen macht und loslötet, sollte sich erstmal alles setzen. Vielleicht fallen einem dabei auch noch kleine Verbesserungsmöglichkeiten ein?

Gebt einem runden Mann nur etwas Zeit....

Sag bescheid, wenn es sitzt.

Strombegrenzung

In die +55V Leitung einen 33 mOhm Widerstand legen.
PNP Transistor, Emitter auf + 55V, Basis ans untere Ende des Widerstandes.
Kollektor über Widerstand auf 5,1V Zenerdiode,
5,1V Spannung auf SD von IR2010 legen.
Strom wird begrenzt, bis Sicherung ausgelöst ist.

Vor dem Elko und den 100nF, dazwischen oder danach?

Transistoren schalten aus und Strom ist wieder weg. Einschalten -> Strom. Das Ding kommt also irgendwie ins Flattern, und zwar unterschiedlich schnell, je nach Position. Dabei bleibt der Effektivstrom (für die Sicherung) aber immer deutlich unter dem der Schaltschwelle dieser Schutzschaltung.

Außerdem muss noch ein Widerstand vor die Basis, sonst kommt als erstes der Transistor.

Mit der Methode müsste man die Schaltstufen dauerhaft oder wenigstens längerfristig abschalten. Also noch einen C parallel zur Z-Diode. Oder die andere Seite des C’s nicht auf GND sondern auf +12V, dann schaltet der Mostreiber verzögert ein.

Tillg

@ Tillg

Es geht mir lediglich um einen Kurzschluß, der entweder da ist, oder nicht.

Der Widerstand, so wie eine Sicherung, sollten natürlich
direkt am Drain der Fets, hinter den Elkos angeordnet werden, damit im Falle eines Halbleiterdefekts sich nicht auch noch die Elkoladung in der Schaltung austobt, dabei können eventuell Leiterbahnen hops gehen.
Die Sicherung löst natürlich nur aus wenn Fets durchbrechen, bei der Abschaltung des IR nicht.
Ein Kondensator mit Entladewiderstand über der Zenerdiode bringt eine gewisse Verzögerung rein, das IR hat ja einen Schmitt-Trigger Eingang.
Natürlich noch ein Basiswiderstand.

Ich bin mal wieder anderer Meinung:

Die Strombegrenzung vor die 470uF setzen!

Die relativ geringe Ladung dieser kleinen Elkos kann sich "austoben", wie sie will, sie ist einfach zu klein, um die MOSFETs in der Praxis zu gefährden. Irgendwelche zusätzlichen Verzögerungs-Cs kann man dann auch weglassen.

@Amperichter

Was ist "durchbrechen" der FETs? Und warum muß ich versuchen sie abzuschalten, wenn sie durchgebrochen sind?

@Beobachter:

Ich will ja nicht das Ausschalten verzögern, sondern das Wiedereinschalten. Dazu kann man sich natürlich noch was Besseres einfallen lassen, das eben nicht das Ausschalten (zusätzlich) verzögert.

@Tillg, Ampericher, Rumgucker, Tiki

Wahrscheinlich ist unser gemeinsamer Elfenbeinturm mittlerweile zu hoch, als dass andere mögliche Interessenten sich noch trauen, hier einzusteigen.

Ich schlage vor, sobald die erste "low-tech"-Version fertig ist und nachweislich auch klingt, damit einen neuen Thread zu eröffnen, um die Hemmschwelle anderer Interessenten deutlich zu senken.

Gut, dass du es vorschlägst. Ich hätte mich nicht getraut.
Tillg

Überstromabschaltung mit verzögerter Widereinschaltung, gleichzeitig Einschaltverzögerung:

D1 verhindert das Abschalten bei Spannungsschwankungen.

Tillg

Und noch eine Diode in Reihe zu D1 (andersrum), damit die Spannungsschwankungen sich auch austoben können.

Es ist nicht nachteilig, wenn die Entwickler unerreichbar im High-Tech-Elfenbeinturm sitzen. So können wir euch besser huldigen .

Es ist nicht nötig, daß Ihr uns Eure Magie erklärt. WENN Ihr jedoch Eure Briefe zu uns herabwerft, Ihr nennt das "Schaltbilder" , so erklärt uns bitte, was diese bedeuten. Sind es Strickmuster, Staßenpläne oder Eure Steuererklärungen?

Bis dahin werden wir Niedersten Eure Weissagungen im "Schrein der Anbetung" verwahren. Möge die Erleuchtung mit uns sein.

@ Tillg

Machs doch nicht so kompliziert, natürlich ist die Sicherung für einen Defekt, und die Elektronik für einen
Kurzschluß am Ausgang.

@ Beobachter

Also Übersteuerungsschutz und Kurzschlußsicherung gehören heute zum Standart, sogar einfachster Analogverstärker.

@Ampericher:
Ich versuche eigentlich gerade, es einfach zu machen. Dieses auch @Rumgucker

Tillg

@ Tillg

Wenn Du Spannungsschwankungen von 10 Volt hast, solltest Du
dein Netzteil erneut überdenken.

@ Tillg

Außerdem von welchen Spannungsschwankungen redest Du?

T1 leitet nur, wenn ein Strom von etwa 20A erreicht ist.

Ich habe gar kein Netzteil

@ Tillg

Dann bau nen Detektorempfänger, der läuft ohne Strom.

@ Tillg

Deine Schaltung ist Murks, denk nochmal nach.
Ich hab im Moment keine Zeit.

Ampericher schrieb:

@ Tillg Außerdem von welchen Spannungsschwankungen redest Du? T1 leitet nur, wenn ein Strom von etwa 20A erreicht ist.

Ich rede von Schwankungen bei ohne Kurzschluss, die gelangen über C1 an den Spannungsteiler und könnten ohne D1 schon mal grundlos den Verstärker ausschalten, wenn beim Nachbarn der Kompressor angelaufen ist, oder Mutti an einer anderen Phase die Oberfräse einschaltet.

Damit keine Missverständnisse entstehen - auch wenn von mir noch nichts konkretes zum Thema Kurzschlußsicherung erschienen ist, habe ich sie nicht vergessen.

Ich baue sie nur nie in die Endstufe ( egal ob analog oder PWM ) ein, sondern in die Stromversorgung ( SNT ). "Konventionelle" Netzteile sind mir schon lange zu langweilig.

@ Tillg

Tut mir leid, ich hab Dir nicht gesagt, daß Du C1 einbauen sollst!

Ampericher schrieb:

@ Tillg Deine Schaltung ist Murks, denk nochmal nach. Ich hab im Moment keine Zeit.

Dir nützt es aber nichts, wenn ich nachdenke

@ Beobachter

Bei einem PWM-Netzteil gibt es natürlich andere Möglichkeiten.

Tillg schrieb:

Bei einem Serienprodukt kann man die Schaltung auf den Anwendungsfall zuschneiden. Im DIY-Bereich hat aber jeder seine eigenen Vorstellungen und Prioritäten. Und meistens auch ein Netzteil.

#750
Schafft auch nicht jeder.