Symmetrische und unsymmetrische Spannung

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DefRay
Stammgast
#1 erstellt: 25. Sep 2014, 18:38
Hallo zusammen,

eigentlich sollte ich das als E-Techniker ja wissen, aber ich frage trotzdem mal nach weil ich doch etwas verunsichert bin.
Ich will mir einen 8-Kanal-Verstärker bauen und habe bereits ein paar Teile da, wo ich mich frage ob ich die sinnvoll kombinieren könnte und so Mehrausgaben vermeide.

Und zwar wollte ich 6 Kanäle mit 3 TPA3116 Stereo-Modulen realisieren (je 2x50W). Für die anderen beiden ist alles passend vorhanden.
Als Weiche/Entzerrung soll ein Najda DSP-Board dienen.

Jetzt habe ich noch zwei Trafos mit je 2x18V sekundärseitig hier herumliegen und eine halbwegs passende Gleichrichtung+Siebung (40.000muF).
Die Trafos wollte ich parallel schalten und hätte somit ca. +/-24V nach der Siebung, eigentlich perfekt für die TPA3116-Module.
Nun gehören die schwarz-blauen Module von YuanJing (ohne Poti etc.) unsymmetrisch gespeist.

Die +24V sind ja kein Thema, aber kann ich ohne Probleme auch mit -24V da rein gehen oder müsste ich verpolen (also -24 an GND und Masse an +)?
Im letzteren Fall würde ich ja den gemeinsamen Massebezug verlieren...
Ein einseitiges Belasten der Gleichrichtung/Siebung/Trafos will ich möglichst vermeiden.
Gefühlsmäßig hätte ich gesagt für eine unsymmetrische Schaltung ist die Polarität recht egal, weil sie sich ja nur 24V Potentialdifferenz erwartet, aber ich frag lieber mal nochmal nach bevor es kracht oder so
Zur Not könnte ich mit +48V aus der Siebung raus, die ich aber für die TPAs wieder runterwandeln müsste oder doch andere Module besorgen.


Mit dem DSP-Board wiederum stehe ich vor dem umgekehrten Problem.
Ich könnte die dafür nötigen +/-12V und +5V zwar über DCDC-Wandler recht einfach aus der Siebung gewinnen (einen ganzen Haufen LM2596-Regler hab ich noch herumliegen), aber erstens macht mir der mögliche Spannungsabfall der 40000muF unter Last etwas Sorgen für die Board-Speisung und zweitens wollte ich die Ringkerntrafos, Gleichrichter und Siebungen eigentlich abschalten wenn nicht benötigt und im Betrieb den Endstufen keine Leistung wegnehmen.
Also wollte ich das Board und weitere Elektronik die (zumindest im Standby) verfügbar bleiben sollte stattdessen über ein kleines Schaltnetzteil speisen. Nun sind passende Netzteile (zumindest 12V symmetrisch und ca. 20-30W) ohne Minimallast eher selten und ich habe eh bereits folgende zwei übrig, die leistungs- und platzmäßig sehr gut passen würden:
1) 24V / max. 2.5A
2) 12V / max. 2,1A.

Aus den 24V kann ich zwar recht problemlos +/-12V machen, aber dann habe ich eine virtuelle Masse am Board und bekomme ggf. Probleme mit meinen restlichen Massen im System (die dann im Vergleich bei -12V liegen). Optimal sollte ja alles den gleichen Massebezug haben.
Gibt es da eine andere bequeme Möglichkeit das 24V-Netzteil zu nutzen? Ich hätte nämlich auch noch einen 19V-Verbraucher zu versorgen und wollte mir somit einen StepUp von den 12V ersparen...
Hätte auch noch -12V Festspannungsregler hier liegen, die wollen aber soweit ich weiß auch negative Eingangsspannung.
Die andere Möglichkeit wäre das 12V-Netzteil oder beide zusammen zu nutzen... hier fällt mir bei den benötigten Strömen (je ca. 1A) aber keine gute Möglichkeit ein ohne wieder die gemeinsame Masse zu verlieren, außer ein galvanisch getrennter DCDC-Wandler am Ausgang verpolt.
Die sind aber auch nicht so leicht und günstig zu finden... der LM2596 eignet sich da wohl leider nicht.
Habt ihr noch andere Ideen?

EDIT: Habe bei Polin doch was passendes gefunden: ARTESYN_NLP65, müsste nur evtl. nen Käfig drum herum machen.
Trotzdem wäre mir eine Lösung mit dem vorhandenen Recht, zumal die 75W des verlinkten etwas viel sind.
Ganz gut wäre auch ein Traco Power TXL 035-1212D, aber kostet um die 50€... und optimal etwas mit 24/-12/5 V, die sind aber echt exotisch.

Einen kompletten Baubericht wird es dann noch geben. Es soll eine vollintegrierte Lösung mit HTPC(NUC)+DSP/DAC+Endstufen in einem schicken Gerät werden. Nur die obigen Problemen bleiben noch zu lösen...


[Beitrag von DefRay am 25. Sep 2014, 19:35 bearbeitet]
1968er
Ist häufiger hier
#2 erstellt: 25. Sep 2014, 21:18
Sorry, aber man wird ja ganz konfus von Deinen Gedanken.

[quote]Nun gehören die schwarz-blauen Module von YuanJing (ohne Poti etc.) unsymmetrisch gespeist.

Die +24V sind ja kein Thema, aber kann ich ohne Probleme auch mit -24V da rein gehen oder müsste ich verpolen (also -24 an GND und Masse an +)? [/quote]

- gegen + wären das dann aber 48 Volt, vertragen die Module das denn?
wenn nicht könntest Du ein Modul mit + an Masse (- an -) und das andere mit - an Masse (+ an +) versorgen, die Phase wird dann aber auch 180° gedreht zwischen beiden.
Nicht unbedingt schön so eine Lösung, mögliche Beeinflussungen durch die fliessenden Ströme und Schwingneigung durch den gemeinsamen Bezugspol mal nicht betrachtet.
Deine Idee 2 Trafos parallell zu schalten (wahrscheinlich weil Du mehr Strom brauchst?) nee, nee, nee.
Windungen in Reihe zur Spannungserhöhung sekundärseitig bzw. primär um an ein 110V und 230V Netz wahlweise anschliessen zu können ist ja möglich und wird auch praktiziert.
Dann puffere besser über 2 Bleibatterien dann kannst Du sogar Kondensatoren Aufwand sparen.
Werden die aber gleichzeitig im Audiobetrieb geladen, musst Du über LC Filterung zu den Verstärkern gehen.
Der Rest Deiner Ausführungen ist mir eigentlich zu konfus um Tips zu geben. Vieles fehlt auch dabei, wie zum Beispiel wieviel Strom braucht der 19V Verbraucher? Von 24V auf 19V zu kommen ist ja nun kein Problem wenn wenig Strom fliesst. Bei 20mA reichen z.B. 2 LED's in Reihe, die gleichzeitig den Betriebszustand anzeigen. Sonst würde ich einen einstellbaren positiv Spannungsregler dafür nehmen.
Kay*
Inventar
#3 erstellt: 25. Sep 2014, 22:33

Sorry, aber man wird ja ganz konfus von Deinen Gedanken.

richtig
aber falsche Aussagen sind auch nicht so günstig
(zudem wenn es dann beim Einschalten kracht)


wenn nicht könntest Du ein Modul mit + an Masse (- an -) und das andere mit - an Masse (+ an +) versorgen

absolut nur, wenn Audiosignal-eingangsseitig ein Trennübertrager verwendet wird
und keine Verbindungen zwischen den Modulen vorhanden sind (z.B. Schutzschaltung)
kürzer,
Finger wech davon


Dann puffere besser über 2 Bleibatterien dann kannst Du sogar Kondensatoren Aufwand sparen.

der Tip ist Unsinn,
daneben falsch,
der Innenwiderstand von Akkus ist grösser als bei Netztrafo/Gleichrichter/Elkos,
man brauch also eher mehr Elko-Kapazität, es wird nix gespart


Deine Idee 2 Trafos parallell zu schalten (wahrscheinlich weil Du mehr Strom brauchst?) nee, nee, nee.

bzw. zwei Wicklungen parallel, ist kein Problem
(also mal schauen ob man bei dem 2x18V-Trafo die Wicklungen
aufgetrennt bekommt)
sofern die Wicklungen näherungsweise gleich sind.
Man könnte auch je eine Wicklung/Gleichrichter/Elkos für rechts/links,
die andere für die Nebenkanäle verwerden
DieterK1
Stammgast
#4 erstellt: 26. Sep 2014, 05:57
Das verlinkte SNT von Pollin deckt den Bedarf der Najda gut ab. Es hat jedoch eine relativ große Restwelligkeit. Ich habe es vor kurzem für einen Kopfhörer-Verstärker getestet. Eine kleine Siebung zusätzlich wäre an dieser Stelle dann nicht falsch.
Für die Endstufen: Die erste Frage wäre ob der Trafo für eine parallelschaltung der beiden Wicklungen geeignet ist. Bei vielen Trafos, die dann eben eine Mittelanzapfung haben geht es meistens nicht problemlos. Aber für deine Endstufen würde im ersten Step ja auch eine der 18V Wicklungen reichen für die unsymmetrische Stromversorgung. Persönlich würde ich Grundsätzlich für das Najda-Board und die Endstufen getrennte Stromversorgungen vorsehen und nicht alles aus einem Netzteil speisen.

VG
Dieter
DefRay
Stammgast
#5 erstellt: 26. Sep 2014, 06:15

1968er (Beitrag #2) schrieb:
Sorry, aber man wird ja ganz konfus von Deinen Gedanken.

Hehe, ok, habe mich wohl nicht sehr verständlich ausgedrückt, deine Aussagen sind aber auch nicht viel besser
Natürlich würde ich nicht + und - an das Modul geben (48V Differenz), sondern ich rede nur von der Negativseite. Ich kann die TPA-Module ja problemlos zwischen 24V und Masse anklemmen, also ganz normal unsymmetrisch gespeist, nur bei den -24V bin ich da etwas unsicher.
Verpolt hieße dann -24V an Masse TPA und Masse Siebung an + TPA. Ich sehe da nur wie gesagt Probleme mit der gemeinsamen Masse im System, denn:

Kay* schrieb:

absolut nur, wenn Audiosignal-eingangsseitig ein Trennübertrager verwendet wird
und keine Verbindungen zwischen den Modulen vorhanden sind (z.B. Schutzschaltung)

Das habe ich mir eben schon gedacht.


1968er (Beitrag #2) schrieb:

Deine Idee 2 Trafos parallell zu schalten (wahrscheinlich weil Du mehr Strom brauchst?) nee, nee, nee.
Windungen in Reihe zur Spannungserhöhung sekundärseitig bzw. primär um an ein 110V und 230V Netz wahlweise anschliessen zu können ist ja möglich und wird auch praktiziert.

Es ist durchaus möglich zwei gleiche Trafos parallel zu schalten, allerdings ist das eher nach der Gleichrichtung/Siebung üblich bzw. ratsam, um eine gleichmäßige Belastung zu gewährleisten. Dafür müsste ich dann zumindest die beiden 18V-Windungen eines Trafo parallel schalten, was meines Wissens nach kein Problem ist (man muss nur penibel auf die Phasenlage achten und die Spannung an den Klemmen vorher testen).
Dann kann ich mit je einem Trafo in einen Gleichrichter/Siebungs-Zweig gehen. Also sowas:

Kay* schrieb:
Man könnte auch je eine Wicklung/Gleichrichter/Elkos für rechts/links,
die andere für die Nebenkanäle verwerden.

Muss dann eben schauen wie das fertige PowerSupply-Modul verschaltet ist, denn ich glaube ich bekomme dann trotzdem -24V am Ausgang wenn der zweite Zweig den Brückengleichrichter entsprechend abgreift. Ich da vermute da so einen Aufbau:
Power Supply Schematic

EDIT: Ich könnte dann doch den Minus-Anschluss des Brückengelichrichters an Masse legen und den bisherigen negativen Ausgang an den Plus-Anschluss. Dann müsste ich doch zwei paralelle, positve Siebungszweige bekommen?
Das angesprochene Modul ist dieses hier: Power Supply (ebay)
Einen Schaltplan dazu habe ich leider nicht (ist ja ein China-Teil aus der Bucht).
Zur Not kann ich natürlich auch alle Kompenenten auslöten und mir selbst zwei Gleichrichterzweige draus bauen....


1968er (Beitrag #2) schrieb:

Der Rest Deiner Ausführungen ist mir eigentlich zu konfus um Tips zu geben. Vieles fehlt auch dabei, wie zum Beispiel wieviel Strom braucht der 19V Verbraucher? Von 24V auf 19V zu kommen ist ja nun kein Problem wenn wenig Strom fliesst. Bei 20mA reichen z.B. 2 LED's in Reihe, die gleichzeitig den Betriebszustand anzeigen. Sonst würde ich einen einstellbaren positiv Spannungsregler dafür nehmen.

Bei den restlichen Verbrauchern verteilt es sich in etwa so:
19V: max 1A
12V: max 1A
-12V: max 0,5A
5V: max 1A
Bei den Strömen kommen für mich irgendwelche Lösungen über Dioden, Vorwiderstände, OpAmps etc. eigentlich nicht in Frage, deshalb eben die DCDC-Wandler.
Habe da aber doch ein paar passende Netzteile gefunden (siehe auch oben) und werde wohl darauf zurückgreifen.
Nur sind die meisten Triple-Netzteile (zB 5/12/-12V) am stärksten auf der 5V-Schiene belastbar. Und aus 5V die 19V zu machen geht zwar prinzipiell mit dem LM2577 (hab ich auch da), aber es könnte doch knapp werden und der Wirkungsgrad dürfte dabei ziemlich im Keller sein. Da würde ich dann eher den 19V-Verbraucher aus der Siebung über einen LM2596 speisen.


DieterK1 schrieb:

Das verlinkte SNT von Pollin deckt den Bedarf der Najda gut ab. Es hat jedoch eine relativ große Restwelligkeit. Ich habe es vor kurzem für einen Kopfhörer-Verstärker getestet. Eine kleine Siebung zusätzlich wäre an dieser Stelle dann nicht falsch.
Für die Endstufen: Die erste Frage wäre ob der Trafo für eine parallelschaltung der beiden Wicklungen geeignet ist. Bei vielen Trafos, die dann eben eine Mittelanzapfung haben geht es meistens nicht problemlos. Aber für deine Endstufen würde im ersten Step ja auch eine der 18V Wicklungen reichen für die unsymmetrische Stromversorgung. Persönlich würde ich Grundsätzlich für das Najda-Board und die Endstufen getrennte Stromversorgungen vorsehen und nicht alles aus einem Netzteil speisen.

Danke für deine Hinweise! Ich weiß dass parallele Trafos etwas problematisch sein können, deshalb wohl eher parallele Wicklungen jeweils eines Trafo (unproblematisch) und dann in den Gleichrichter. Trotzdem werde ich für 2x positive 24V wohl das Gleichrichtermodul ändern müssen.
Eben weil ich das Najda und die Endstufen getrennt versorgen will, scheue ich die Versorgung der restlichen Elektronik über die Siebung. Und weil an den Elkos größere Spannungsschwankungen je nach Last auftreten und ich den Endstufen damit ja auch Leistung wegnehme.
Vom verlinkten Netzteil bin ich auch eher weg (scheint mir ach arg billig zu sein), dann eher ein Meanwell RT-65, das obige Traco Power oder evtl. ein Bicker BEP-506M (wenn ich es günstig auf eBay schießen kann).
Das NT muss mehr als den geringen Bedarf des Najda (ca. 10W) abdecken, nämlich auch die max. ca. 20W des geplanten BayTrail NUC Rechners (eben an 19V). Deshalb schaue ich mich in der ca. 60W-Ecke um, zumal bei Verwendung mehrerer DCDC_Wandler auch der Wirkungsgrad nicht so dolle sein dürfte.

EDIT: Die Schaltnetzteile haben aber alle so um die 120mV Ripple auf 12V... gibt's da bessere Lösungen? Sonst plane ich ggf. noch LC-Filter oder ähnliches am Ausgang ein.... müsste ich dann aber für jeden verwendeten LM2596 auch machen


[Beitrag von DefRay am 26. Sep 2014, 08:09 bearbeitet]
Kay*
Inventar
#6 erstellt: 26. Sep 2014, 19:09

Hehe, ok, habe mich wohl nicht sehr verständlich ausgedrückt

ich sage mal so,
strukturiere deine Problemstellung,
stelle konkrete Fragen
(nicht, ich mache es so oder vlt.so,
oder doch noch ganz anders und dann doch wieder so)
...
und dir wird geholfen werden

p.s.
bei deinem Gleichrichter/Siebungsmodul,
was ich nicht kenne, jedoch vermute,
einfach den Gleichrichter auslöten und zwei
externe nehmen.
Standard-Verschaltung findet sich im Netz
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