Verstärker Schaltplan für 50W gesucht (subwoofer)

Danke, aber ich werde doch beim SK88 bleiben, weil ich den nicht mehr extra in Eagle zeichnen muss, da ich so einen schon mal hatte und weil meine Platine genau 100mm breit werden soll - der sk88 passt also perfekt da drauf

aye,

ich find ihn auch schicker.

Viel spaß beim eaglen.

mfg. Dirk

I_Am_Lord schrieb:

Lieber etwas kühler als nötig da mein Lehrer am Ende, wenn alles funktioniert einen RL anhängt (4 Ohm) und mit einem Sinussignal reingeht (1kHz) und das ganze bis knapp unter Clippen also volle Leistung. Und das Ganze 10 Minuten lang. Das ganze soll dabei nicht zu heiß werden.

Da will Dein Lehrer wahrscheinlich, dass Du das berechnest und ihm auch beweist, dass Du das kannst.

Die Formel lautet:
(2 * Urail)² / 2 * PI² * Rl

Im vorliegenden Fall also (2 * 18 *1,41)² / 2 * PI² * 4 = 32,63 W.
Dazu kommt noch der Eigenbedarf des ICs von maximal 85 mA * Urail = ~2,16 W. Macht zusammen ~34,8 W.

In Wirklichkeit ist Urail kleiner als 18 * 1,41, aber dafür darf in Wirklichkeit die Netzspannung 10 % über der Nennspannung liegen, wodurch 18 V zu 19,8 V werden. Die Effekte heben sich ungefähr auf, jedenfalls genau genug für die Praxis.

Zwischenbemerkung: Wenn der Verstärker nicht die geplante Leistung erreicht, kann das daran liegen, dass die Netzspannung niedriger ist als normal.

Wie warm darf der IC werden? Kommt auf den Typ an. Bei 150 °C können beide genau 0 W abführen. Bei 25 °C kann der isolierte 62,5 W, der unisolierte 125 W abführen.

Interpoliert ergibt sich für 34,8 W beim unisolierten eine maximale Temperatur von 80,4 °C. Der lässt sich also nicht ausreichend kühlen, denn er selbst hat 2 K/W Wärmewiderstand und heizt sich daher um 34,8 W * 2 K/W = 69,6 K über die Temperatur auf, die an der Kühlfläche herrscht. 80,4 °C - 69,6 K = 10,8 °C. Das ist offensichtlich nicht zu erreichen, es sei denn der Verstärker wird im Winter im Garten betrieben.

Der Unisolierte darf 115 °C warm werden. Wie groß muss der Kühlkörper werden? ((RthIC + RthIsoscheibe + Rth Kühlkörper) * Pd) + Tamb = TIC. Umformen und Ausrechnen solltest Du selber üben, damit Du auf Nachfrage richtig antworten kannst. Ergebnis z. B. für Tamb = 25 °C maximal 1,19 K/W für den Kühlkörper.

Wichtig ist bei der Kühlkörperwahl, dass der Wärmewiderstand angegeben wird, aber selten die Leistung, auf die sich der Wert bezieht. Und mit steigender Leistung sinkt der Wärmewiderstand, weil der Temperaturunterschied zwischen Kühlkörper und Umgebungsluft steigt. Deshalb geben die Hersteller den Wärmewiderstand gerne bei einer ziemlich hohen Leistung an, die unser Verstärker aber nicht abführen muss.

Der oben berechnete Wert bezieht sich auf 34 W. Der Alutronic Katalog ist jetzt hilfreich. Da gibt es zu den Kühlkörpern je eine Tabelle und eine Grafik, in welcher der Wärmewiderstand in Abhängigkeit von Kühlkörperlänge und Verlustleistung angegeben wird. Der zum SK88 baugleiche PR131 hat bei 34 W in 100 mm Länge ~1,53 K/W, ist also eigentlich zu klein.
Warum kannst Du den trotzdem nehmen?

- Die Worst-Case-Verlustleistung entsteht nicht bei der Nennleistung, sondern deutlich darunter. Hier zum Beispiel bei ~55 % der Nennleistung. Bei Nennleistung ist die Verlustleistung rund 10 % niedriger.
- Die Versorgungsspannung bricht unter Last deutlich ein, was auch die Verlustleistung senkt.

Rein rechnerisch, von einem idealen Verstärker ausgehend (clipping erst bei Railspannung) habe ich mal als Pegel im Verhältnis zur Railspannung bei dem die maximale Verlustleistung Auftritt zu 2/PI ausgerechnet was etwa 64% sind. Diese beziehen sich auf den Scheitelwert eines Sinus.

Als Verhältnis "maximale Verlustleistung" (bei eben dieser Worstcaseaussteuerung) zu "maximaler Ausgangsleistung" (bei Vollaussteuerung) ergibt sich jedenfalls (2/PI)² was etwa 40.5% sind.

Also z.B: ein Verstärker schafft an 4 Ohm 100 bei Vollaussteuerung, dann ist die maximale Verlustleistung die auftreten kann 40.5% davon also 40.5 Watt. Nach dieser Leistung würde ich dann die Kühlung auslegen (wenn 4 Ohm die Maximallast ist auf die der Verstärker ausgelegt werden soll).

PS:

Durch das schreiben dieses Beitrages ist mir noch eingefallen, wenn man wirklich den Worstcase betrachten möchte, muss man ein symmetrisches Rechtecksignal mit dem halben Scheitelwert der Railspannung (U_b) am Ausgang haben. Dann ist die Verlustleistung wirklich maximal, nämlich:

P_verlust_max = (U_b/2)² / R_load

Das wäre in deinem Fall also grob: (18V)²/2 / 4 Ohm = 40.5W
(welch Zufall )

Ist aber eine sehr pessimistische Abschätzung, da selbst der Sinus-Fall bei Musikbetrieb quasi nie eintreten wird, die Verlustleistung also darunter bleiben wird.

krachkiste schrieb:

Als Verhältnis "maximale Verlustleistung" (bei eben dieser Worstcaseaussteuerung) zu "maximaler Ausgangsleistung" (bei Vollaussteuerung) ergibt sich jedenfalls (2/PI)² was etwa 40.5% sind.

Das haut nicht hin. Beim LM3886 z. B. bekommt man mit einem 2*18 V Trafo an 4 Ohm ungefähr 42,25 W Ausgangsleistung und 24,4 W Verlustleistung -> 57,75 %. Mit 8 Ohm ergeben sich 21,54 W Ausgangsleistung und 12,74 W Verlustleistung -> 59,15 %.

krachkiste schrieb:

Das wäre in deinem Fall also grob: (18V)²/2 / 4 Ohm = 40.5W

Ist die Scheitelspannung bei einem 2*18 V Trafo wirklich 18 V? Und kriegt man damit 100 W an 4 Ohm hin?

Danke für eure Berechnungen Ich werde einen Teil davon in meiner Dokumentation anführen

@pacificblue

Ich hab mir das schon genau überlegt. Bitte nochmal folgendes berücksichtigen zu dem letzten Beitrag von mir

Rechteck!

und

Kürzen.

sollte es sich dann immer noch nicht aufgeklärt, denk ich heut Abend nochmal drüber nach, ob ich nicht was übersehen habe.


PS:
zum ersten Teil deines Posts

aus einem 2x18V Trafo kann man an 4 Ohm 18²/4W = 81 Watt Sinus ziehen (die berühmte Theorie), ob der Stein dann den nötigen Strom dazu auch schafft steht auf einem anderen Blatt (die berühmte Praxis). Das mit dem (2/PI)² bezieht sich nur auf den Fall für den es berechnet wurde. Die von dir angeführten Werte entsprechen nicht diesem Fall, folglich kann es auch nicht hinhauen.

Wieder rein theoretisch:
Wenn mann statt eines Sinus ein Rechteck an den Ausgang legt steigt bei Vollausteuerung die Ausgangsleistung bei 2x18V Trafo auf
( 18V*sqrt(2) )² / 4Ohm =
18V² * 2 / 4 Ohm = 162W
bei einer Verlustleistung von 0W

Bei halber Aussteuerung mit Rechteck ist die Verlustleistung gleich der Ausgangsleistung und zwar

(18V*sqrt(2)/2)²/4 Ohm = 18V²*2/4/4 Ohm= 162W/4 = 40.5W

aus einem 2x18V Trafo kann man an 4 Ohm 18²/4W = 81 Watt Sinus ziehen

Woher stammt bloss diese Aussage?

Hat das schon mal jemand messtechnisch verifiziert?

Ich habe kommerzielle Aufbauten mit LM3886 und 2x18V-Trafo
da und an 7,5 ohm etwa 16W, ab dort wurden am Oszi Verzerrungen sichtbar, gemessen.

Ich werde demnächst nochmal die Messtechnik anwerfen
und Vdc messen.

z. B. bekommt man mit einem 2*18 V Trafo an 4 Ohm ungefähr 42,25 W Ausgangsleistung

dass kommt etwa hin,
abhängig in wie weit die Rails einbrechen,
aber der Klirr wäre dann mit Sicherheit deutlich unangenehm

Kay* schrieb:

Woher stammt bloss diese Aussage? Ich habe kommerzielle Aufbauten mit LM3886 und 2x18V-Trafo da und an 7,5 ohm etwa 16W, ab dort wurden am Oszi Verzerrungen sichtbar, gemessen.

Genau das ist der Punkt. Der LM3886 stößt dann offensichtlich an die Grenzen seiner Ausgangsstufe bevor die volle Betriebsspannung ausgeschöpft ist.

Ich muss noch einmal betonen, dass diese 81W die Leistung sind die ein Sinus mit 18Veff an einem 4 Ohm Widerstand hervorruft.

Ich habe nie behauptet, dass man das mit einem LM3886 hinbekommen würde.
Von daher sind meine Beiträge vielleicht nicht besonders Hilfreich.