Eigenbauendstufe: Wieviel Watt hat man bei 155V Ausgangsspannung ?

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BroviMad
Schaut ab und zu mal vorbei
#1 erstellt: 31. Aug 2004, 00:18
Hallo,
Ich möchte nicht allzu weit ausholen, deshalb beschreibe ich nur kurz was ich habe, und was ich wissen möchte :-)

Also ich hatte mir in den kopf gesetzt eine super-endstufe zu bauen. daher habe ich mir einen (kommerziell genutzten) schaltplan besorgt.
Fakten:
Netztrafo: 2kw dauerleistung, 6 kw spitzenleistung, 2 x 57V (=2x80V) spannung. (wiegt 23kilo)
kondensatoren : 12 X 4700µF/100V
Endstufentreiber: je kanal 8 IRFP140/IRFP9140 Monster-Mosfet-Transistoren.
Kühlung: 13kg schwerer Alu - Kükö :-)

D.h. ich habe letzendlich gebrückt maximum ca. 155V spannung am ausgang, bei gleichzeitig mehr als genug ampere.
Was für eine realistische wattangabe darf ich also in das gehäuse gravierien :-) ?
die formel 155*155/4(8) Ohm ist mir zu unrealistisch, ich befeuere ja immerhin einen lautsprecher und keinen glühdraht.
ukw
Inventar
#2 erstellt: 31. Aug 2004, 00:42

kondensatoren : 12 X 4700µF


Darin sehe ich den Flaschenhals....

Sonst ist es ja ein Fettes Teil, das Du da in Arbeit hast
richi44
Hat sich gelöscht
#3 erstellt: 31. Aug 2004, 04:52
Du hast richtig gerechnet. Nur wären das 6 kW, die eine zusätzliche Verlust-Leistung erzeugen, je nach Schaltung so 3 bis 4 kW, die Du irgendwie wegbingen musst und die der Trafo (zusätzlich die Nutzleistung, also etwa 10 kW) zuerst mal liefern sollte, was er ja nicht tut.
Und dann fehlt da möglicherweise noch der Netzanschluss, der bei einer solchen Leistung vorzugsweise dreiphasig ausgeführt wird...
steve65
Stammgast
#4 erstellt: 31. Aug 2004, 05:02
Hi


die formel 155*155/4(8) Ohm ist mir zu unrealistisch


Die Formel an sich ist schon richtig, es ist die theoretische Spitzleistung, und nicht die Sinus oder RMS Leistung.
Für die theoretische Sinusleistung mußt Du die 155 V erst durch Wurzel 2 teilen.

Aber, real sieht das ganz anders aus. Der Trafo hat 80 V bei Nennlast. Bei einem geschätzten uk Wert von 5 % hätte er bei 6 kW nur noch 72 V. Der Spitzenstrom ist an 4 Ohm maximal 39 A. 6 Stück der Kondensatoren haben eine Kapazität von 28200 µF, bei Nachladung durch das Netz vergehen zwischen den Ladepulsen 10 ms, d.h der Elko muß 10 ms lange 39 A liefern. Damit entläd sich der relativ kleine ELko um 13,8 V (C= i*dt/du). Damit hättest Du nutzbar nur noch 58,2 V übrig, jetzt keine weiteren Verluste berücksichtigt.

Das war mal auf die Schnelle, ein sehr grober Ansatz, die Sache real zu betrachten. Die für die Betrachtung angenommen Rahmenbedingungen sind die theoretisch möglichen Grenzdaten. Leider sind die Paramteter voneinander abhängig.




Gruß
Steve
zucker
Moderator
#5 erstellt: 31. Aug 2004, 05:57
Hallo,

P br = (Ub - 2xUv)² / (2 x Rlast)
Uv ist die Verlustspannung über einem EndT. Da hier zwei sind, 2xUv. Uv beträgt etwa 1V, bei Darlington etwa 2V.
Bei den 80V Ub wären damit an 4R Last 760W möglich. Der Ic beträgt 19,5A. (Ic = (Ub - 2xUv) / Rlast)
BroviMad
Schaut ab und zu mal vorbei
#6 erstellt: 31. Aug 2004, 09:23
hmm, ich werde wenns mal komplett fertig ist mir n oszi leihen und mal die spannungen an den kondensatoren messen, kondensatoren nachrüsten kann man ja immer :-)
Der trafo hat sogar neben dem 230V nen 400V eingang :-) Ist aber eigendlich nicht die feine art nur 2 der 3 phasen uz nutzen und so das geniale prinzip des drehstroms übern haufen zu werfen. Andererseits fliegt schon allein durch das anstecken des trafos an 230V (16A(B)) jedes 3te mal die sicherung (ohne sekundäre belastung). Naja bei nur 140 primärwicklungen fliest schon ein ordentlicher blidstrom :-)

Mit welchen ausgangsspannungen arbeiten denn anständige PA-verstärker ?
richi44
Hat sich gelöscht
#7 erstellt: 31. Aug 2004, 14:41
...fragt sich, was Anstand ist...

Deine Rechnung war wie gesagt richtig, vorausgesetzt, Du hast die 155V mit einem Wechselspannungsmesser gemessen (was ja kaum zutrifft, oder?).
Wenn also die Rechnung richtig ist und übliche, kräftigere Verstärker so 2x400W an 4 Ohm abgeben, kannst Du Dir die Frage selbst beantworten. Es sind in dem Falle 40V~ pro Kanal, = 40*40/4=400W. Wenn Du das Teil in Brücke ebtreibst, hast Du 2 mal 40 = 80V~, an 4 Ohm wären das dann 80*80/4 = 1600W.

Das sind dann wirklich schon recht kräftige Teile.
Solche Dinger besitzen vielfach keine Primärsicherungen am Trafo, weil diese viel zu oft durchbrennen würde. Hier verlässt man sich auf die Netzsicherung der Hausverteilung, die halt dann schon 16A träge sein sollte. Das ist aber (zumindest bei schweizer Vorschriften) mit einer normalen Steckdose nicht zu machen.

Vereinzelt werden in den Primärkreis Leistungswiderstände von etwa 10 Ohm eingebaut, die mit einem Netzrelais nach etwa 2 Sekunden überbrückt werden. Damit ist der Einschaltstrom des Trafos und der erste *Ladeschluck" der Elkos begrenzt.
Je nach Haussicherung (zwischen 6 und 13A, in der Schweiz bei normalen Steckdosen zulässig) sind entsprechende Leistungen möglich, die Du anhand der vorgängigen Antworten in etwa selbst ausrechnen kannst.
-scope-
Hat sich gelöscht
#8 erstellt: 31. Aug 2004, 15:10
Hallo,


D.h. ich habe letzendlich gebrückt maximum ca. 155V spannung am ausgang,


hätte auch noch´n paar Fragen

Als du "zwischen" den gebrückten Ausgängen der beiden Endstufen "155 V" gemessen hast :

In welcher Form wurde der Ausgang zu dieser Zeit belastet?
Also mit welchem Widerstand, und wie sah dieser aus, dass er eine derartige Verlustleistung wegstecken konnte?
Ich wunder mich , dass es zwar kein Scope "gibt", aber dafür einen sehr teuen 1 KW x? Ohm "Messwiderstand".
Welche Frequenz wurde benutzt?

Die Frage die sich eigentlich mangels Gerätschaften nicht mehr stellt: Wie sah zu dieser Zreit das Signal aus.

Ein Tip noch für die Zeit, in der du (evtl..oder besser hoffentlich später) mit einem Oszilloskop an der Brückenendstufe Arbeitest:
Sollte das Scope nicht über einen Differentialeingang, oder
zumindest Akkubetrieb oder sonstige Trennung verfügen, ist vorsicht geboten. Dann sind (ohne weiteres) keine Messungen am Brückenausgang möglich...Dann kannst du das Ding nämlich gleich wieder reparieren


[Beitrag von -scope- am 31. Aug 2004, 15:17 bearbeitet]
BroviMad
Schaut ab und zu mal vorbei
#9 erstellt: 31. Aug 2004, 17:14
also eigendlich ist die endstufe noch garnicht fertig, so das ich das nicht gemessen habe.
auf die 155V komme ich rechnerisch, und zwar habe ich 2x 58V~ am Trafo, gleichgerichtet mit diodenabzug sind das ca 2x 79V. Wenn ich jetz meine endstufe gebrückt in den clippingbereich fahre, so hab ich mit Transistorschwellenspannungsverlusten ganz grob ne maximale und zeitlich begrenzt, aber bei durchaus fast jedem widerstand rekontruierbare maximalgleichspannung von ca 155V. Die transistoren/kondensatoren liefern wenns sein muss auch zusammen 1000 ampere (nur nicht sehr lange :D).
und natürlich werde ich mal n oszi hinhängen, ich will ja sehen ob auch schön brav das rauskommen was an signalen auch reingeht :-)
OneStone
Stammgast
#10 erstellt: 31. Aug 2004, 17:19

BroviMad schrieb:
Die transistoren/kondensatoren liefern wenns sein muss auch zusammen 1000 ampere (nur nicht sehr lange :D).


Wie viele Endtransistoren (und welche) hast du da bitte drin? Und welche Emitterwiderstände? Und wie dick sind deine Leiterbahnen/Kupferbleche/Kabel?
BroviMad
Schaut ab und zu mal vorbei
#11 erstellt: 31. Aug 2004, 17:39
Da ich mosfettransistoren verwende hat sich das mit den emitterwiderständen ja wohl erledigt :-). pro kanal 2x4 transistoren, max. verlustleistung pro stk: ca 200 watt. beliebig erweiterbar.
zucker
Moderator
#12 erstellt: 31. Aug 2004, 17:56
Hallo Brovi Mad,

Wenn ich es richtig verstehe, dann hast Du 2 X 80V Ub, also 160V Gesamtbetriebsspannung. Ich nahm bei meiner obigen Rechnung an, daß nur 80V Gesamtbetriebsspannung anliegen.

Mit den 160V können bei 4R Last im Brückenbetrieb ca. 3000W entnommen werden. Der Ic spitze würde dann bei ca. 39A liegen. Damit ist eine eff. Wechselspannung am Ausgang von ca. 109V vorhanden, das sind dann ca. 155V Uss.

Also, ohne Dir den Mut nehmen zu wollen, daß wird schwer.

Mit nur 4 Endt ist das nicht zu bewerkstelligen, da sollten schon 8 pro Zweig hin.
steve65
Stammgast
#13 erstellt: 31. Aug 2004, 17:57
@BroviMad

die Endstufentransitoren Mos IRFP 140 und IRFP 9140 halten nur 100 V aus. Das ist bei einer Versorgungsspannung von +/- 80 V zu wenig. Lief die Endstufe schonmal? Die MosFets sind Schalttransitoren, sonderlich linear sind die auch nicht.

@ richi44

bei 2x 80 V Versorgungsspannung können nur ca 155 V peak oder 109 V Rms in Brückenschaltung rauskommen, mehr geht garnicht. Unter Last, kommt das mit den 80 Vrms gut hin, über den sehr breiten Daumen gerechnet kam ich auf +/-58 V Versorgungsspannung, also 82Vrms. Mit besserer Glättung, und mehr Kapazität wird es jedoch auch noch mehr.
Aber, da hast Du schon recht, an der normalen Haushaltssteckdose geht das schon nicht mehr so gut. Insbesondere ohne Glättungsdrossel werden die Pulsströme für die Nachladung der Elkos in der Netzleitung viel zu groß.
BroviMad
Schaut ab und zu mal vorbei
#14 erstellt: 31. Aug 2004, 18:46
also wenn 80V an transistoren anliegen, die 100V verkraften, dann reicht das meinermeinung nach aus:-)
Die linearität ist bei Mosfetschaltungen sowiso egal, da diese permanent nachgeregelt werden müssen, da sie ja nur ihren widerstand ändern, und nicht einfach den strom, bzw. besser gesagt einer spannung folgen müssen wie "normale" transistoren in "kleineren" verstärkern. Ausserdem schon richtig erkannt : mit diesen schalttransitoren kann man sehr schnell nachregeln, d.h. die schaltung kann sehr schnell dem eingangssignal folgen. Diese schaltung stammt von dem datenblatt einer professionellen PA endstufe. Eigendlich gehört dazu ein 1 kw schaltnetzteil, was mir aber viel zu teuer ist um es nachzubauen, ausserdem ist 1 kw evtl etwas knapp dachte ich.
Und naja, ich werde halt mal in Ebay ausschau halten, und bei gelegenheit mal weitere kondensatoren kaufen.

noch eine frage: meinst du eine glättungsdrossel ist nötig ? der Trafo selbst hat doch naturgemäß ne ordentliche glättungsfunktion. Und wenn ich doch eine bräuchte : was für ein monsterteil sollte das dann werden :-) ? da bräuchte ich ja nochmal nen 10 kilo eisenblock der eine derartige magnetisierung standhält, ohne in den sättigungsbereich zu gelangen :-)
zucker
Moderator
#15 erstellt: 31. Aug 2004, 18:52
Hallo


also wenn 80V an transistoren anliegen, die 100V verkraften


ja, es liegen aber nicht 80V an, sondern 160V -1V Restspannung über einen T. Wenn einer öffnet und der andere gesperrt ist, liegen zwischen E und C oder S und D 159V. Die muß er als Sperrspannung abkönnen.


Eigendlich gehört dazu ein 1 kw schaltnetzteil


Wenn das so ist, können da aber keine 3KW am Endstufenausgang anliegen.
BroviMad
Schaut ab und zu mal vorbei
#16 erstellt: 31. Aug 2004, 19:18
nein, bei voll auslastung liegen an der einen seite des lautsprechers + 80V, und auf der anderen - 80V. die "0-spannung" liegt genau in der mitte der spule des lautsprechers. an einem transistor kann so nie mehr als 80V anliegen, und zwar auch nur wenn gerade garkeine spannung am LS anliegt, ansonsten liegt sogar noch weniger an




Eigendlich gehört dazu ein 1 kw schaltnetzteil



Wenn das so ist, können da aber keine 3KW am Endstufenausgang anliegen.


und daher sagte ich auch:
ausserdem ist 1 kw evtl etwas knapp dachte ich


[Beitrag von BroviMad am 31. Aug 2004, 19:23 bearbeitet]
-scope-
Hat sich gelöscht
#17 erstellt: 31. Aug 2004, 19:21
Hallo,


pro kanal 2x4 transistoren, max. verlustleistung pro stk: ca 200 watt. beliebig erweiterbar.


die Theorie, mit der hier ab und an "Schlitten gefahren" wird in allen Ehren, aber mit einer solchen "output stage" sollte man im "Bestfall" von einer Leistung um 350 bis 400 W rms ausgehen, die bei passiver Kühlung darüberhinaus nur über kurzen Zeitraum entnommen werden kann.

Transformator und Ausgangsstufe stehen in deinem Beispiel in einem völlig praxisfremden (bessergesagt garkeinem)sinnvollen Zusammenhang.

Da ich nicht wieder den pessimistischen Spielverderber spielen möchte, belass ich es erstmal dabei


Da ich mosfettransistoren verwende hat sich das mit den emitterwiderständen ja wohl erledigt :-).


Ja...das kann man machen, wenn man sich die 5-fache Menge kauft, und die parallelgeschalteten fet schön ordentlich selektiert...wie es sich gehört.
Bereits lauffähige und erprobte Varianten mit etwa 1 KW an 2 Ohm benutzen dafür um 20 bis 30 solcher selektierten! fet in der Ausgangsstufe....nicht aber 8


[Beitrag von -scope- am 31. Aug 2004, 19:31 bearbeitet]
zucker
Moderator
#18 erstellt: 31. Aug 2004, 19:24

nein, bei voll auslastung liegen an der einen seite des lautsprechers + 80V, und auf der anderen - 80V. die "0-spannung" liegt genau in der mitte der spule des lautsprechers. an einem transistor kann so nie mehr als 80V anliegen.


Wenn angenommen der obere sperrt und der untere leitet und insgesamt 160V Ub anliegen, also +80V und - 80V, bekommt der obere zwischen E und C oder S und D die volle Ub ab, - der Restspannung des leitenden, also ca. 159V
BroviMad
Schaut ab und zu mal vorbei
#19 erstellt: 31. Aug 2004, 19:36
hm, also ich denke eher das man mit insg. 16 powertransistoren, welche dauerhaft je 200Watt verlustleistung verkraften sehr wohl für große zwecke zu gebrauchen sind. laut datenblatt verkraften die kurzzeitig auch noch gaaanz wesentlich mehr. und ich kann die transistorreihen beliebtig erweitern. ausserdem, bei dem aktiv gekühlten alukühler, welcher über 2m² kühlfläche, und eine 2 cm starke grundplatte hat habe ich keine bedenken. und auch wenn es zu heis werden sollte: bau ich halt ne wasserkühlung, ich hab hier LKW radiatoren mit 15m² kühlfläche, garkein problem. Aber, nagut, ich habe nochie so ein teil gebaut. Es lässt sich aber alles erweitern/ausbauen/austauschen ohne das ganze teil wegschmeissen zu müssen. Die einzige begrenzung liegt eigendlich nur bei den 100V max. spannung für die transen/kondensatoren. Bei bedarf kann ich auch den trafo um-wickeln.
zucker
Moderator
#20 erstellt: 31. Aug 2004, 19:38

Aber, nagut, ich habe nochie so ein teil gebaut.


Dann fang halt viel kleiner damit an, das hilft verstehen.
BroviMad
Schaut ab und zu mal vorbei
#21 erstellt: 31. Aug 2004, 19:43
zucker, willst du mich ärgern oder was :-)?
weist du überhaupt wie ne brückenschaltung arbeitet ??
falls dieser fall eintreten sollte ist die gesamte regelelektronik eh schon defekt.
Ich habe schon einige endstufen gebaut, bloß noch keine so große.
-scope-
Hat sich gelöscht
#22 erstellt: 31. Aug 2004, 19:46
Hallo,

[quote] Bei bedarf kann ich auch den trafo um-wickeln.[/quote]

Ich werde die Vermutung nicht los, dass du ein paar Trafos hattest, mit denen du einfach irgendetwas anstellen wolltest?

[quote]welche dauerhaft je 200Watt verlustleistung verkraften [quote]

Neben vielen anderen Parametern, wie z.B. die in der Praxis immer eingeschränkte Wärmeabfur vom "die" bis zum KK, bis hin zur SOA, werden die 200 W Schritt für Schritt dezimiert.

Eine ziemlich bekannte Seite für Mos-fet power amps höherer Leistung ist die Aussieamps seite
http://www.aussieamplifiers.com
Schau da doch mal rein....

Aber auch diese Projekte sind imo nicht unbedingt als "Erstlingsprojekt" zu empfehlen....
zucker
Moderator
#23 erstellt: 31. Aug 2004, 19:49

zucker, willst du mich ärgern oder was :-)?


Das will ich bestimmt nicht, nur wenn Du nicht weißt, daß Deine T die volle Ub im Sperrzustand abbekommen, dann solltest Du Dich mit der Materie nochmal befassen.
BroviMad
Schaut ab und zu mal vorbei
#24 erstellt: 31. Aug 2004, 20:02

Ich werde die Vermutung nicht los, dass du ein paar Trafos hattest, mit denen du einfach irgendetwas anstellen wolltest?


Und damit hast du zu vollen 100% recht. Ich hatte zuerst nen 500Watt trafo aus nem spektrometer in die griffel bekommen, und als ich all diese tollen schaltpläne sah, schwenkte mein blick in richtung 220V-110V trenntrafo im keller, den ich kurzerhand mit viel kraft und mühen auf besser nutzbare spannungen umwickelte :-) http://smatlok.no-ip.org/sachen/trafoXXL/
Und ja, wenn ich noch an die wärmeleitpads usw denke könntest du wirklich recht haben.- aber wie gesagt, bei belieben kauf ich auch noch 16 transen dazu, kein problem. das wird sich herausstellen.

und nochmal zu zucker: Nö.


[Beitrag von BroviMad am 31. Aug 2004, 20:03 bearbeitet]
steve65
Stammgast
#25 erstellt: 01. Sep 2004, 04:24

nein, bei voll auslastung liegen an der einen seite des lautsprechers + 80V, und auf der anderen - 80V. die "0-spannung" liegt genau in der mitte der spule des lautsprechers.


Das ist soweit richtig.


an einem transistor kann so nie mehr als 80V anliegen, und zwar auch nur wenn gerade garkeine spannung am LS anliegt, ansonsten liegt sogar noch weniger an


Aber wie kommst Du auf das schmale Brett?
Wenn eine Seite der Endstufen gerade auf - 80 V durchgeschaltet hat,liegen am Ls eben die -80 V an. Diese gleichen -80 V liegen jedoch auch am Drain des P-Kanal Mos an, dessen Source aber fest an + 80 V liegt. Äquivalent verhält es sich mit der anderen Seite, oder hast Du eine ganz andere Schaltung?
Die Endstufe überlebt nur, wenn Du die Aussteuerung auf 20 V peak am LS begrenzt. Da könntest Du aber auch gleich eine viel kleinere Endstufe bauen.

Ansonsten lass dich überraschen
BroviMad
Schaut ab und zu mal vorbei
#26 erstellt: 01. Sep 2004, 09:58
AACHHSOOO meint ihr das, ihr bezieht das jetz garnicht auf die brückenschaltung, sondern in der endstufe intern, ARG, ja das ist richtig, sorry !!! (und danke !!) oh man, daran hab ich garnicht weiter gedacht *Paddel*.
ich hätte die IRFP9240 gebraucht.
SCCHAAISSE.

Sieht ganz so aus wls würde mein kleiner Trafo doch noch zum einsatz kommen :-)


[Beitrag von BroviMad am 01. Sep 2004, 09:59 bearbeitet]
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