500W-SNT für Audio

Hier ist die Ansteuerung für das SNT:

http://img84.echo.cx/img84/1016/audiosntdriver2kl.jpg

Bei einem angenommenen Wirkungsgrad von 90% beträgt der maximale Strom im Primärkreis mit Angstzuschlag 1.9A. Bei der primären Ladekapazität von insgesamt 635uF ergibt das einen 100Hz-Ripple von max. 30V.

Auf die Sekundärseite transformiert ergäbe das einen Ripple von ca. 9V, wenn man die sekundäre Ladekapazität zunächst außer Acht läßt.

Man könnte die sekundäre Ladekapazität jetzt soweit erhöhen, dass der Ripple nicht weiter auffällt, das ergäbe aber insgesamt eine impulsförmige Belastung des Primärkreises, insbesondere für die Schalttransistoren.

Eine Erhöhung der Primärkapazität wäre in dieser Hinsicht besser, belastet aber über Gebühr den Primärgleichrichter beim Einschalten des SNT.

Die optimale Lösung ist eine PWM-Regelung zur vollständigen Eliminierung des 100Hz-Ripples. Dazu wird hier aber nicht die Sekundärspannung gemessen und z.B. über einen Optokoppler dem primären PWM-Modulator zugeführt, sondern gemessen wird allein die Primärspannung. Es gibt also keine Regelschleife, die an der Ausgangsspannung herumregelt und eventuell den Klang des angeschlossenen Hifi-Verstärkers beeinträchtigen könnte.

Das hier vorgestellte SNT für Audioanwendung verhält sich wie ein ungeregeltes konventionelles Netzteil ( im High-End Bereich üblich ) mit elektronisch vergrößerter Ladekapazität.

Ich finde, dieser Thread hätte auch mal eine Antwort verdient.

Monologe zu führen ist ja auch mal ganz schön, aber sicher nicht Sinn dieses Forums.

Konstruktive Kritik oder Verständnisfragen ( egal wie dumm ) sind mir dabei allemal lieber, als eventuelle Lobeshymnen.

>als eventuelle Lobeshymnen

Sorry, kommt nicht wieder vor !

Dennoch wüsste ich gern, was muss geändert werden um das SNT
auf 800W Leistung upzudaten?
Gruß
Lenz

800W geht auch noch.

Dazu einfach den Primärelko von 470/400 auf mindestens 850uF erhöhen, also 2 x 470/400. Der kapazitive Spannungsteiler am "kalten" Ende der Primärwicklung mit 2 x 330/200 kann so bleiben.

Den Primärgleichrichter sollte man dann kühlen.

Trafo und MOSFETs können die höhere Leistung verarbeiten.

Und hier mit Rx = 7.2Ohm.

Die untere Kurve ist der Pegel an Rx.

http://img252.echo.cx/img252/8018/tiefpass12dbpassivasc2gu.jpg

sehr dick sag ich da nur.

wenns aufgebaut ist dann amch mal nen dauerbelastungstest und unterichte uns

Hab mal aus Beobachters Schaltplan ein Layout gemacht.
Es ist sicha noch verbesserungsfähig.

Hier nochmal der Schaltplan, da ein Transitor verkehrt war und eine Spule gefehlt hat.:
Hauptplatine:
http://mail.anlagenplan.at/SNT_Schalt.png
Kontroller:
http://mail.anlagenplan.at/SNT_Controller.png
Zusatzplatine mit Elkos:
http://mail.anlagenplan.at/A2.png

Hier nun das Layout:
Hauptplatine:
http://mail.anlagenplan.at/SNT_Schalt_L.png
Kontroller:
http://mail.anlagenplan.at/SNT_Controller_L.png
Zusatzplatine mit Elkos:
http://mail.anlagenplan.at/A2_L.png

Die Zusatzplatine A2 ist leider aus Platznot auf der Hauptplatine entstanden.
Die Massefläche hab ich absichtlich weggelassen aus Gründen der Übersichtlichkeit.
Hoffe das ich keine grobe Fehler gemacht habe.

mfg
Christoph Gamauf

Hier die neue Version.
Habe 3300uF/63V Kondensatoren gefunden die nur 25mm Durchmesser habe. Dadurch kann man jetzt auf A2 verzichten.

http://mail.anlagenplan.at/SNT_Schalt_L_M.png

mfg
Christoph Gamauf

Hallo Christoph,

Ich freue mich natürlich, dass aus meinem Schaltplan ein erstes Layout entstanden ist. Folgendes muß/kann verändert werden:

Für die X-Kondensatoren C1/C2 dürfen keine SMDs benutzt werden, sondern nur ausgewiesene X-Sicherheits-Folienkondensatoren, selbstheilend und mit 630V Spannungsfestigkeit. Sonst gibt es beim Einschalten ein Feuerwerk.

Um Platz zu sparen, gibt es L1 auch in stehender Ausführung.

Für L2 sollte man eine Bauform wählen, die Du für L4/L5 benutzt hast, in der ultraflachen Version. L4/L5 besser stehende Eisenpulver-Ringkerndrosseln auf der Oberseite.

Q1/Q2 müssen gekühlt werden.

Statt MURS360 US3G von Diotec. War mein Fehler - bei RS-Elektronik sind für MURS360 falsche Daten angegeben.

Die BYW51 sind meines Wissens Einzeldioden mit nur zwei Anschlußbeinen.

Die Leiterbahnen insbesondere im Primär-Leistungskreis sind recht dünn und z.T. etwas lang geraten. >> Trafo um 90° gegen Urzeiger drehen, C10/C11 nicht zwischen Q1/Q2 und Trafo, sondern den ganzen primären Leistungsteil nach "unten", L1 stehend, C10/C11 "darüber", Kühlplatte an Q1/Q2.

Zur Kühlung von Q1/Q2 und der Dioden besser mind. 5mm dickes Al-Flachprofil über ganze Bauhöhe nehmen. In die Stirnflächen oben Gewinde schneiden und mit Al-Gehäusedeckel verschrauben. Das reduziert die verbrauchte Platinenfläche.

Hallo

Zu C1/C2 wird natürlich sofort geändert.

Für L2 sollte man eine Bauform wählen, die Du für L4/L5 benutzt hast, in der ultraflachen Version. L4/L5 besser stehende Eisenpulver-Ringkerndrosseln auf der Oberseite.

Wird sich sicha machen lassen.

Q1/Q2 müssen gekühlt werden. Zur Kühlung von Q1/Q2 und der Dioden besser mind. 5mm dickes Al-Flachprofil über ganze Bauhöhe nehmen. In die Stirnflächen oben Gewinde schneiden und mit Al-Gehäusedeckel verschrauben. Das reduziert die verbrauchte Platinenfläche.

Hab es auch so vor. In meine ersten Entwurf hatte ich an diese Möglichkeit noch nicht gedacht.

Die BYW51 sind meines Wissens Einzeldioden mit nur zwei Anschlußbeinen.

Sind Doppeldioden. Nachgemessen!

Die Leiterbahnen insbesondere im Primär-Leistungskreis sind recht dünn und z.T. etwas lang geraten. >> Trafo um 90° gegen Urzeiger drehen

Werde die Leiterbahnen auf 1.27mm erhöhen.
War gestern zu faul um den Trafo noch zu drehen!

, C10/C11 nicht zwischen Q1/Q2 und Trafo, sondern den ganzen primären Leistungsteil nach "unten", L1 stehend, C10/C11 "darüber", Kühlplatte an Q1/Q2.

Das muss ich mir nochmal näher anschauen.
Weiß zur Zeit noch nicht wie du das haben möchstest?


mfg
Christoph Gamauf

Hallo Beobachter.

Habe nach deinen Vorschläge den Entwurf geändert.

Die Form ist absichtlich so gewählt das man den Controller noch einfügen kann. Spart Kosten wenn man die Leiterplatte fertigen lässt.

Noch eine Frage zum Trafo.
Ich bin davon ausgegangen das du den Wicklungsanfang immer auf die niedrigere Pinnummer gegeben hast. z.B.: (1 - 16:Anfang 1)

Hier nun der neue Schaltplan und das Layout.


http://mail.anlagenplan.at/snt800w2.png
Zum Trafo. Der Punkt(Kugel) signalisiert den Wicklungsanfang.

http://mail.anlagenplan.at/snt_schalt_1.png

Hoffe dieses mal passt es besser. :-)

mfg
Christoph Gamauf

Meines erachtens weist der Schaltplan noch eklatante Lücken auf.

Es exisitiert keine Schutzmaßnahme gegen unsymmetrische Belastung. Ein Überspannungsschutz gibt es nicht, eine primäre Sicherung fehlt völlig. Im Fehlerfall ist die Nennspannung von C10 C11 unzureichend. Einen Mosfettreiber mit Boosttechnik kann in der Topologie zu katastrophalen Ergebnissen führen.

Eine Peak2Peak Strombegrenzung ist zwar nicht zwingend erforderlich aber für ein DIY-Netzteil mehr als wichtig.

Das Pinning des Transformators sieht mir bezüglich Luft- und Kriechstrecken eher bedenklich aus.

Der Spannungsregelkreis ist nicht existent.

Wie groß ist eigentlich der Leckstrom bei R9, C10, T3, T4, D5 von 0°C bis 60°C ?

L3 L9 L12 und L14 sind klein, selbst L5 und L6 scheinen schon recht knapp kalkuliert zu sein. Wie wurden die eigentlich bestimmt?

Welche Schaltfrequenz solls denn sein ?

@ chgamauf

Ist mir jetzt erst aufgefallen: Was hast Du dir bei der Verschaltung von L16 gedacht?

@ Echelon

Ein elektronischer Überstromschutz ist vorhanden. Eine zusätzliche Schmelzsicherung sollte dennoch sein, kann aber auch in einem Si-Halter in der Gehäuserückwand verbaut werden, damit sie von außen zugänglich ist.

Auch eine maximal unsymmetrische Belastung auf der Sekundärseite verschiebt in keinster Weise den Nullpunkt des kapazitiven Spannungsteilers mit C10/C11.

Auf eine klassische Spannungsstabilisierung mit Rückkopplungsschleife über Optokoppler wurde bewußt verzichtet. Es ist ja ein SNT für Hifi-Verstärker und nicht etwa für Schrittmotoren etc.. Hifi-Verstärker klingen besser, wenn sie an ungeregelten Spannungsversorgungen betrieben werden ( ausgenommen vielleicht reine Subwoofer-Verstärker ).

Der Netzbrumm wird per PWM-Vorsteuerung unterdrückt. Damit "sieht" der angeschlossene Verstärker ein ungeregeltes Netzteil mit elektronisch vergrößerter Ladekapazität.

Alle Siebdrosseln sind ausreichend dimensioniert ( Erfahrungswerte ). Es wären nur in dem Fall größere Drosseln notwendig, wenn die PWM-Regelung ein deutlich kleineres Tastverhältnis einstellen würde. Ein solcher Betriebszustand kommt aber nicht vor.

Die Schaltfrequenz beträgt 75kHz.

@beobachter

Es gibt mehrere Möglichkeiten, daß sich der Nullpunkt verschiebt.

Die erste ist eine leicht unsymmetrische Last durch unterschiedliche Flußspannungen der Dioden. Das alleine eist zwar noch kein Problem, kommten aber zu kleine Induktivitäten und ein großes Duty-Cycle hinzu kann ein zu hoher Gleichanteil des magnetischen Flußes die Folge sein. Das führt zu Sättigungseffekten und die wiederum zu hohen Strömen in den Primärschaltern. Die Primärschalter können dann zerstört werden. Ein defekter Schalter, der leitfähig wird verschiebt dann das Potential zwischen C10 C11. Bei einer Bemessungsspannung von 200V knallt es dort dann ebenfalls.

Das Szenario ist nicht von akademischer Natur sondern konkret nachvollzogen.

Abhilfe schaffen mehrere Methoden, zwei davon hier:

1.) Schalte zwischen dem Mittelpunkt von C10/11 und dem Transformator einen spannungsfesten Folienkondensator von ca. 2 uF. Der kann im Ernstfall die gesamte Spannung aufnehmen und wirkt auch noch als Leistungsbegrenzung. Die Idee kommt keineswegs von mir, in den meisten Computernetzteilen kann man derartige Schaltung finden. Ich habe das auch praktisch nachvollzogen und kann den Gewinn an Robustheit im Verhältnis zu den geringen Mehrkosten nur begrüßen.

2.) Eine Puls2Puls Strombegrenzung. Das ist für robuste Netzteile eie ganz wichtige Schaltung. Die Begrenzung wirkt sofort bei jeder Art von Fehler, der sich direkt auf den Primärstrom abbildet. Man erreicht einen hochwertigen Kurzschlußschutz für die Ausgänge, verhindert die magnetische Sättigung, schützt bei unsymmetrischer Belastung im Fehlerfall einer Diode und schützt auf jeden Fall die Primärschalter. Das Funktioniert bei richtiger Auslegung hervorragend und kostet ca. 80 Cent. Es wird einfach ein stromabbildender Übertrager in den Transformatorzweig eingebaut. Die Spannung wird gleichgerichtet und direkt an den Limitereingang des PWM-IC angeschlossen.

Bei Interesse stell ich mal ein Schaltplan einer meiner kleinen Basteleien zur Verfügung in der diese beiden Techniken realisiert sind.


Die Feedforward-Idee der Primärspannung finde ich ganz interresant, das spart die Rückkopplung. Was mich aber interessiert ist, worauf ist deine Meinung begründet, daß eine Regelung klangliche nachteile bringt.

Was sagst Du eigentlich zum Pinning des Transformators und der damit verbundenen Luft- und Kriechstrecken ?

Ich denke gerade bei einem solchen Projekt sollte ausdrücklich auf die gefahren hingewiesen werden, die Normen angeführt und Konstruktionstips gegeben werden. Könntest Du das noch nachholen ?

Danke erstmal.

Das mit L16 dürfte wohl beim kopieren passiert sein , bin Eagle noch nicht so gewohnt. Hab mich vorgestern auch schon gefragt warum ich aus der Induktivität eine LED machen will.
War aber zu faul es wieder auf meinen Server zu laden.

Das wegen der Kriech - u. Luftstrecke bin ich für jeden Vorschlag offen, da ich vor 5 Jahren das letzte mal etwas Netzspannung zutun gehabt habe und mein Wissen schon etwas angestaubt ist. Bin unter 24V zuhause.

Das wegen der Primäresicherung die kommt bei mir, wie Beobachter bereits angemerkt hat, an die Gehäusewand. Kaltgerätestecker mit SI - Schmelzsicherungshalter.

mfg
chgamauf

@Echelon

Freut mich, jemanden zu treffen, der auch schon SNTs gebaut hat. Für industrielle Serienfertigung habe ich bisher auch nur DC-DC-Wandler für Car-Hifi-Endstufen entwickelt. SNTs für Netzbetrieb schon einige in verschiedenen Leistungsklassen ( 200W bis 1.5kW ), aber die nur für den Eigenbedarf. Folien-C vor Trafo und diverse schnelle Strombegrenzungen sind mir bekannt. Bisher ist mir aber noch kein SNT kaputt gegangen. Die Zeiten, wo Dioden noch den Beinamen "Gleich-riecht-er" hatten, sind lange vorbei. Wenn man ansonsten alle Bauteile nach professionellen Kriterien aussucht ( und nicht wie bei Computer-SNTs nach 100stel Cent ) und das SNT sorgfältig dimensioniert und aufbaut, sind Defekte so gut wie ausgeschlossen. Andererseits kann zusätzliche Sicherheit natürlich nicht schaden und es würde diesen Thread sicher bereichern, wenn Du einige deiner Schaltungen zeigen könntest.

Was Luft- und Kriechstrecken angeht, so habe ich mich da noch nicht durch die Vorschriften gearbeitet. Wenn man aber überall, wo Netzspannung anliegt, mindestens so viel Abstand läßt, wie zwischen den Beinchen der Schalttransistoren, dürfte kaum etwas passieren.

Was den Einfluß von geregelten Spannungsversorgungen auf die Klangqualität von Verstärkern angeht, habe ich vor einigen Jahren umfangreiche Tests mit Car-Hifi-Endstufen durchgeführt mit unterschiedlichen Regelcharakteristiken bei den DC-DC-Wandlern. Grundsätzlich ist eine Regelung per Rückkopplung hier immer zu träge, und zwar gerade dann, wenn man große Ladekapazitäten verwendet, was ja ansonsten positiv ist. Kommt ein Impuls, sackt die Betriebsspannung in jedem Fall nach unten, auch die schnellste Regelung kann das nur teilweise verhindern. Nach dem Impuls bleibt die Spannung dann eine Zeit lang über dem Nennwert. Insgesamt klingt der Mitteltonbereich am besten, wenn man auf eine Rückkopplung zur Spannungsstabilisierung ganz verzichtet und entweder sehr große Sekundärelkos einsetzt, oder diese durch eine PWM-Vorsteuerung virtuell vergrößert.

Tja jetzt steh ich aber ganz schön dumm da. Wie kann ich eigentlich einen Schaltplan zur Verfügung stellen ?

Der Abstand zwichen den Beinchen reicht definitiv nicht (immer). Ich drück mich jetzt mal gaanz vorsichtig aus. Es könnte sein, daß lt. DIN EN 50178 die Luftstrecke für Neztspannungsanwendungen bis 300V für verstärkte Isolation (und die ist hier notwendig) 5,5 mm Beträgt. Desweiteren muz die Isolation eine Stehstoßspannung von 6 kV überstehen. Die Kriechstrecke für verstärkte Isolation beträgt für Bemessungswechselspannung bis 250V für den Verschmutzungsgrad 2 (hier angebracht) ind einem Isolierstoff der Klasse 2 (400 < CTI < 600 auch das halte ich für vernünftig) 3,2 mm.

Bestenfalls übergebt Ihr die Aufgabe des Trafowickelns einem Transformatorhersteller. Der hat auch die notwendigen Prüfmittel.

Kannst Du die Untersuchungsergebnisse bezüglich des Klangs in Abhängigkeit von Regelparametern mal veröffentlichen ?

Bestenfalls vielleicht mal der Verlauf der Ausgangsimpendanz des Wandlers.

@Echelon
Da wir in der Firma selbst jede Menge Wickelgüter herstellen kann ich sicha etwas in Erfahrung bringen.

Die meisten Fehler von SNT bei uns, entstehen durch defekten Optokoppler in der Regelschleife. Im besten Fall ist dann nur die Spg. niedriger. Im dümmsten Fall ist der Controller und der Fet auch gleich übern Jordan. Von defekte Dioden ab ich bis jetzt noch nichts mitbekommen. Hatte nur mal bei einer Spannungsverdoppler Schaltung Probleme mit Dioden. Der Spannungsabfall war ein wenig zu groß und das bei Schottkey Dioden. Statt 0.2 warns 0.22.

Mal schaun was ich am Montag in Erfahrung bringen kann.

mfg
chgamauf

Echelon schrieb:

Tja jetzt steh ich aber ganz schön dumm da. Wie kann ich eigentlich einen Schaltplan zur Verfügung stellen ?

Bildschirm mit der Druck-Taste in die Zwischenablage snappen, dann in ein Malprogramm einfügen und als JPG oder TIF abspeichern. Dann diese Datei auf einen Bilderserver hochladen http://bildhosting.die-webtools.de/ und nach dessen Anleitung hier einfügen.

So ich habs mal versucht, aber das taugt nicht. Der Screenshot ist, sofern man den interesanten Schaltplanausschnitt nimmt, deutlich unscharf. Gibt es keinen besseren Weg, der mehr Auflösung zuläßt ?

1. aus dem CAD gleich als BMP, JPG oder TIF abspeichern

ODER

2. im Bildverarbeitungsprogramm Kontrast erhöhen und Farben abschalten, um so mehr Schärfe reinzubekommen.

Hi
Ich verwende einen PDF-Druckertreiber (PDF995) um aus allen möglichen Windowsprogrammen PDF's zu erstellen, die kann ich dann auch mit Adobe Photoshop in BMP, TIFF usw umwandeln.

Gruß
Thomas

Hallo,

mich wundert, daß dieser interessante Thread nicht weiter geführt wurde.

Ich bin nämlich auch auf der Suche nach einem solchen Schaltnetzteil.

Dürfte aber auch gerne schon fertig aufgebaut sein.


Gruß

Jesse Good Vibration