Schutzschaltung funktioniert nicht - Hilfe!

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crigri
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 04. Sep 2008, 13:31

Hi Leute.

Sorry für den Namen des Threads, aber mir ist nichts besseres eingefallen - und es drückt eigentlich das problem recht gut aus

Ich bin zur Zeit am Bau einer Endstufe. Nun habe ich für Die OPS(OutputStage)ne simple Schutzschaltung, welche den Strom begrenzen soll (hier im test auf 3A), eingebaut (in die Simulation

). Das Problem ist, dass die Begrenzung lediglich für die negative Halbwelle funktioniert. Die positive wird einfach nicht "beachtet". Ich kann in der Simu keinen Fehler erkennen. Vielleicht könnt ihr mir weiterhelfen.

Schaltung ->

http://img222.imageshack.us/my.php?image=protectionfm1.jpg

[Beitrag von crigri am 04. Sep 2008, 13:58 bearbeitet]

crigri
Ist häufiger hier

#2 erstellt: 04. Sep 2008, 13:59

Der Stromverlauf sieht so aus ->

http://img222.imageshack.us/my.php?image=protectioncurrentks3.jpg

Die unter Halbwelle wird schön auf 3.07A begrenzt.

Bertl100
Inventar

#3 erstellt: 04. Sep 2008, 15:11

Hallo!

möglicherweise kann Q16 die Ansteuerspannung für Q11 nicht "herunterziehen", weil diese steif ist, im Gegensatz evtl. zur Ansteuerspannung von Q13.

Gruß
Bernhard

crigri
Ist häufiger hier

#4 erstellt: 04. Sep 2008, 15:40

âhm...wie meinste "steif"? und warum ist diese spannung bei Q13 nicht "steif"? Und auch wenn die Spannung dort ein konstantes dc-potential ist, kann diese trotzdem von q11 runtergezogen werden. hmm...komische sache

[Beitrag von crigri am 04. Sep 2008, 15:47 bearbeitet]

Bertl100
Inventar

#5 erstellt: 04. Sep 2008, 16:18

Hallo!

nun, ich sehe ja die Stufe davor nicht.
Stell doch mal den ganzen Schaltplan rein!

Ich meine, wenn Q2 nur als Stromquelle geschaltet ist, dann läßt sich die Spannung an der Basis von Q11 einfach hochziehen (durch Q15).
Wenn aber Q9 die Spannungsverstärkerstufe ist, läßt sich dort die Spannung nicht so leicht runterziehen. Über die Gegenkopplung wird ja gegengesteuert!
Q16 zieht immer mehr, aber Q9 wird dadurch immer weiter aufgesteuert.

Gruß
Bernhard

crigri
Ist häufiger hier

#6 erstellt: 04. Sep 2008, 16:22

jap...q9 ist die va stage :/

hier mal der plan:

Amp

was kann ich da nu machen? hast du nen vorschalg?

[Beitrag von crigri am 04. Sep 2008, 16:23 bearbeitet]

Bertl100
Inventar

#7 erstellt: 04. Sep 2008, 17:42

Hallo!

es ist so wie ich's vermutet habe.

Nun, zur Abhilfe hab ich keine "fundierten" Vorschläge. Ich bin kein Verstärker-Entwickler.

Ich würde so spontan sagen, spendier dem Q9 einen Emitterwiderstand. Dann wird sein Kollektorstrom begrenzt.
Q16 könnte dann was bewirken!
Größenordnung so grob geschätzt 100 - 300 Ohm.

Gruß
Bernhard

crigri
Ist häufiger hier

#8 erstellt: 04. Sep 2008, 18:59

ne...das mit dem widerstand ist auch nicht das gelbe vom ei.

ich versteh das problem aber trotzdem nicht. die va-stage kann ja die spannung ruhid hinauftreiben, aber der transistor Q16 ist ja dann geöffnet(spanungsabfall am emitterwidertand R11)und somit ist das potential auf GND bzw. Offset voltage, welche 460µV beträgt, gezogen. versteh nicht warum die schaltung nicht funzn will.

Bertl100
Inventar

#9 erstellt: 04. Sep 2008, 20:08

Hallo,

nun, wenn die VA-Stufe die Spannung nach oben zieht und Q16 nach unten, dann gewinnt der stärkere.
Der ist aber hier nicht wirklich definiert!
Offenbar ist die VA-Stufe stärker!

Q16 kann halt nur einen bestimmten Kollektorstrom führen. Wenn der nicht reicht, gewinnt die VA-Stufe!

Gruß
Bernhard

tede
Inventar

#10 erstellt: 05. Sep 2008, 16:05

Hallo,

sieh dir mal den Kolloktorstrom von Q9 an.

Wenn Q16 zu leiten beginnt, wird Q9 über die Gegenkopplung weiter aufgesteuert.

Thomas

crigri
Ist häufiger hier

#11 erstellt: 06. Sep 2008, 08:50

Hi.

Also ich hab mal die Schaltung um die Widerstände R24 & R25 erweitert. Diese liegen in Serie zwischen VA-Stage und OP-Stage. Dies hat zur folge, dass bei steigendem Kollektorstrom der VA-Stage die Spannung am Q11 minimiert wird.

Plan ->

Amp

Und hier ist der Stromverlauf am Ausgang ->

Strom

Die Begrenzung wird jetzt auch im positiven Bereich aktiv. Die neuen Widerstände müssten somit für den jeweiligen Begrenzungsstrom angepasst werden. Bei 3A pro Ausgangstransistor erhalte ich mit 4k7 den besten Wert bei der begrenzung.

Was haltet ihr davon?

Bertl100
Inventar

#12 erstellt: 06. Sep 2008, 10:19

Hallo!

ja, das funktioniert im Prinzip.
Aber gesehen hab ich solche rel. hochohmigen Widerstände an dieser Position in Verstärkern noch nie. Vielleicht mal 10 oder 100Ohm.
Viele Verstärker machen die Überstromabschaltun übrigens auch über das LS-Relais.

Gruß
Bernhard

crigri
Ist häufiger hier

#13 erstellt: 06. Sep 2008, 11:37

mit 10-100Ohm funktioniert das nicht. Muss wirklich so hoch gewählt werden. Bie mir jedenfalls

Das mit dem Lastrelais ist auch keine schlechte Idee. Man schaut sich einfach den Strom bzw. die Spannung Auf den Versorgungsleitungen an und schaltet dementsprechend. Meinst du das so?

Bertl100
Inventar

#14 erstellt: 06. Sep 2008, 12:17

Hallo!

Im Prinzip ja.
Die Schaltungen, die ich grad im Kopf habe, machen das so:
sie verwenden einen der beiden Emittershunts der Endtransistoren genau wie du. Z.b. Q15.

Sein Kollektor geht aber zu einer Schaltung, die auf Vee aufgehängt ist. Er muß dazu natürlich Vcc + Vee aushalten.
Wenn jetzt ein Kollektorstrom fließt, wird das detektiert, das LS-Relais fällt ab.
Wenn der Kurzschluß in der positiven Halbwelle des Ausgangssignals auftritt, dann muß Q12/Q17 das für diese eine Halbwelle aushalten. Erst bei der negativen reagiert die Schaltung.

Gruß
Bernhard

crigri
Ist häufiger hier

#15 erstellt: 08. Sep 2008, 07:20

Moign leute.

Ich hab jetzt mal ne Lösung gefunden, welche die Begrenzung auch während der positiven Aussteuerung erlaubt. Ein kleines Problem ist da trotzdem noch übrig :/

Hier mal die aufgepeppte Schltung ->

New

Hinzugekommen sind zwei Stromquellen (Q19 & Q16) sowie die Diode D15. Die Stromquellen ziehen bzw. treiben einen Strom von 5mA. Aufgrund der Stromquellen funktioniert die Begrenzung der Schaltung für die negative Halbwelle wie gehabt. Für die positive Halbwelle hab ich D15 inkludiert. Ohne diese Diode würde die VA-Stage während der positiven Halbwelle den nötigen Strom liefern um die OP-Stage weiter zu versorgen. Und das ist genau so viel Strom, dass Q8 einfach net mehr saugen kann (DANKE an Bertl100 & tede für die Aufklärung bzgl. des Stromes

). Mit D15 wird VA- Stage sozusagen strommäßig entkoppelt.

Das Problem ist jetzt, dass der Ausgangsstrom irgendwie verzerrt abfällt bzw. e-Funktion. Hier mal ein Bild des Ausgansstroms und der Spannungen an den Basen der Schutztransistoren ->

Verlauf

Vielleicht habt ihr ne Idee was das sein könnte. Falls euch die Schaltungsvariante generell missfällt sagt mir bitte was net passt und was ihr anders machen würdet.

Danke im Voraus!

spy-op
Hat sich gelöscht

#16 erstellt: 08. Sep 2008, 09:48

Hallo

Hier ist auch so eine Schaltung drin.

Fieleicht Hilft es ja.

Gruss
Dan

crigri
Ist häufiger hier

#17 erstellt: 08. Sep 2008, 10:31

Hi Spy-Op!

Danke! Die Schaltung hat wirklich geholfen. Ich hätt aber auch selber drauf kommen müssen

Bin froh, dass du die Schaltung gepostet hast!

In der Schaltung sieht man, dass mit Q7 der Strom der VA-Stage begrenzt wird!!!!! *DINGDINGDINGDINGDING* Das ist die Lösung der Probleme! Der Designer der Schaltung hat da wohl mehr mitgedacht als ich und nicht blöd ne Diode in die Zuleitung zur OP-Stage gehängt, sondern einfach nur den Strom begrnezt, welchen die VA-Stage aufbringen kann! Das erspart mir auch zwei Stromquellen

Tolle Sache. Nu funktioniert die Schaltung super.

Schaltung ->

Pic
Q20 & R29 bilden die Strombegrenzung!

Stromverlauf ->

http://img220.imageshack.us/my.php?image=ok2ma0.jpg

Hier ist der Stromverlauf (unteres Bild). Im obrigen Diagramm sind die Spannungen an den Basen der Schutztransistoren aufgetragen!

Was haltet ihr generell von Design der Schaltung? Bin recht neu auf dem Gebiet. Die THD - Messung ergab ca. 9.3%.

Danke nochmals!

mafoe
Ist häufiger hier

#18 erstellt: 13. Okt 2008, 20:28

Hallo zusammen,

ich habe bei meinen Simulationen stets festgestellt, dass die üblichen Schutzschaltungen - einfache Strombegrenzung und Single- bzw. Dual-slope-VI-Limiting - aus Gründen, die ich nicht verstehe, nicht symmetrisch begrenzen.
Dabei ist es anscheinend egal, ob es sich um eine einfache VA-Stufe handelt, wie der im hier geposteten Schaltplan (vgl auch D.Self's Blameless Amplifier), oder aber um eine spiegelbildliche Architektur, wie u.a. bei R.Slone.

Den Effekt sieht man auch an den Diagrammen von crigri:
die positive Halbwelle hat eine andere Form als die negative, wobei die Stromwerte, bei denen beschnitten wird, noch einigermaßen gleich zu sein scheinen. Meine Erfahrung ist, dass die gleiche Schaltung auf unterschiedliche Aussteuerung am Eingang und auf verschiedene Lastsituationen (Kurzschluss, 1 Ohm, 2 Ohm,...) mit noch unsymmetrischer Begrenzung reagieren wird, auch mit unterschiedlichen Strömen "oben" und "unten".

Woher kommt das? Liegt das daran, dass die Kennlinien der
komplementären Transistoren, die den Ausgangsstrom messen, doch nicht ganz gleich sind? Ist das normal und unproblematisch?

Gruß
mafoe