Trafo für TDA2050

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mohnkuh
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 16. Jan 2015, 00:03

Hallo an alle,
ich möchte mir einen "kleinen" Audioverstärker bauen, der einen Lautsprecher von 15Watt Sinus an 8Ohm antreibt.
Nun habe ich das Datenblatt des TDA2050 durchstöbert, bei dem ich unter anderem das Kürzel THD gelesen habe. Dies soll wie ich es verstanden habe für den Klirrfaktor stehen. Verbessert mich wenn ich irre.
Die Rms-Leistung ist einmal bei THD= 10% angegeben und einmal bei 0,5%.
Ein geringerer Klirrfaktor ist nach meiner Logik vorteilhafter, ja?
Dann erkenne ich am Diagramm bei einem Thd von 0,5% bei 15 Watt RMS, dass eine Spannung von etwa 17 Volt benötigt wird. Das wiederum bedeutet, dass ein Strom von 0.88A fließt, wo auch immer. Diesen Wert multipliziere ich mal zwei (Verlustkeistung, Puffer, etc). Also etwa 1,76A.
Stimmt das nun, dass ich einen Trafo fuer das Netzteil (symmetrische Spannungsversorgung) von etwa 30VA brauche? Spannung berechne ich fuer den Trafo grob so: 17V + etwa 2V (Spannungsabfall Dioden). Daraus dann die Wurzel aus zwei. Evtl noch 10% drauf fuer moegliche Netzschwankungen. Ergibt aufgerundet 15V fuer den Trafo.

Benötigter Trafo: 2x15V 30VA
Stimmt ihr da zu oder habe ich etwas nicht bedacht.
Ich freue mich über jede Antwort von euch. Vielen Dank schon im Voraus.

Grüße,
Ben

[Beitrag von mohnkuh am 16. Jan 2015, 00:06 bearbeitet]

Amperlite
Inventar

#2 erstellt: 16. Jan 2015, 16:27

mohnkuh (Beitrag #1) schrieb:

...bei dem ich unter anderem das Kürzel THD gelesen habe. Dies soll wie ich es verstanden habe für den Klirrfaktor stehen. Verbessert mich wenn ich irre.

Richtig.
Zur Orientierung:
THD= 10% ist schon eine extreme Verzerrung. Das klingt schon sehr kratzig und unangenehm. Zum Musikhören nicht mehr geeignet.
THD= 1% ist eine Verzerrung, wie sie Lautsprecher schon näherungsweise selbst produzieren. Ein "ordentlicher" Verstärker wäre gerade an seiner Leistungsgrenze, wenn er diese Höhe produziert. Sehr schlechte Verstärker haben diesen Wert dauerhaft.
THD= 0,1% ist eine übliche Verzerrung, die kaum/nicht mehr wahrnehmbar ist. Das und weniger schaffen gute Verstärker locker, wenn sie innerhalb ihrer Grenzen betrieben werden.

Dann erkenne ich am Diagramm bei einem Thd von 0,5% bei 15 Watt RMS, dass eine Spannung von etwa 17 Volt benötigt wird.

Kommt hin.

Das wiederum bedeutet, dass ein Strom von 0.88A fließt, wo auch immer. Diesen Wert multipliziere ich mal zwei (Verlustkeistung, Puffer, etc). Also etwa 1,76A.

50% Verlust hast du allein schon durch den Verstärker selbst, aber der Wert passt als Hausnummer. Siehe Diagramm "Total Power Dissipation and Efficiency vs. Output Power".

mohnkuh (Beitrag #1) schrieb:

Spannung berechne ich fuer den Trafo grob so: 17V + etwa 2V (Spannungsabfall Dioden). Daraus dann die Wurzel aus zwei. Evtl noch 10% drauf fuer moegliche Netzschwankungen. Ergibt aufgerundet 15V fuer den Trafo.

Benötigter Trafo: 2x15V 30VA
Stimmt ihr da zu oder habe ich etwas nicht bedacht.

Ja, du hast vergessen, dass du zwei Wicklungen hast und dadurch den doppelten Strom brauchst. Also nicht 30VA, sondern 60.

Nebenbei bedenken, dass sich die Spannung eines Trafos auf Nennleistung bezieht. Bei geringerer Last geht die Spannung nach oben. Aber du hast ja noch Reserve, der Chip geht bis 25V. Bedenke das aber bei der Auslegung der Elkos.

mohnkuh
Ist häufiger hier

#3 erstellt: 16. Jan 2015, 19:39

Hallo Amperelite,
vielen Dank für deine ausführliche Schilderung. Jetzt komme ich schon mal weiter, was den THD-Wert betrifft... sehr gut.
Dann kann man insgesamt sagen, dass ich insgesamt schon mal auf dem richtigen Weg bin.

Das einzige, was ich nicht verstehe ist, warum ich einen Trafo mit 60VA benötige.
Angenommen, ich betreibe den Chip mit einem Single-Netzteil, also Trafo 15V, dann brauche ich doch ebenfalls einen 30VA Trafo.
Wenn ich eine symmetrische Versorgungsspannung wähle, habe ich auf einmal den doppelten Stromverbrauch? Dann wäre es ja Quatsch, eine symmetrische Versorgungsspannung zu wählen. Das macht mir irgendwie keinen Sinn.
Vllt. kann mir das nochmal jemand erklären. Vielen Dank.

Viele Grüße,
Ben

Amperlite
Inventar

#4 erstellt: 17. Jan 2015, 02:05

War natürlich Blödsinn - Denkfehler. 30 VA ist schon richtig. Du brauchst insgesamt 1,76A. Je Wicklung davon die Hälfte.

Die nächstgrößere Einheit sind 50 VA und der kostet praktisch gleich viel und ist minimal größer.

Was für einen Anwendungsfall hast du eigentlich?

detegg
Inventar

#5 erstellt: 17. Jan 2015, 03:12

@ Amperlite

mohnkuh (Beitrag #3) schrieb:

Amperelite

... ist ob Deiner etwas längeren Zugehörigkeit hier im HF schon fast als Kompliment zu werten

Detlef

mohnkuh
Ist häufiger hier

#6 erstellt: 17. Jan 2015, 03:57

Uups, also dann Amperlite

Eigentlich möchte ich diesen Audioverstärker aus Interesse bauen. Es hat keinen tieferen Sinn. Eben nur ein kleiner, kompakter Verstärker. Als Lautsprecher wollte ich einen Tangband mit 15Watt nehmen.

Also hätten wir das meiste meiner Fragen schon geklärt...

Zwei habe ich noch (vorerst).
1. Wenn ich das Single-Netzteil genommen hätte, hätte ich dann mit doppelter Voltzahl arbeiten müssen? Also ein Netzteil mit in meinem Fall 34Volt? Anders ist es doch nicht realisierbar oder?

2. Es geht noch um die Dimensionierung des Netzteils. Ich habe nun schon einiges gelesen, was die Siebelkos anbelangt. Ich möchte hier nichts übertreiben, sondern eine einfache und ausreichend gesiebte Gleichspannung erhalten. Was ich gehört habe:
Faustregel:
1000uF pro 1A
3000uF pro 1A (1000uF wären Ideen von BWL-Studenten...)
Dann gibt es Aussagen wie, die TDAs benötigen viel größere Siebelkos um die 15000uF oder so um den Dreh, um einwandfrei zu spielen.
Was davon kann ich denn glauben? Bzw. was wäre das optimalste?
Ich selbst dachte an 2x1000uF. Das wären 1136uF pro 1A.

Vielen Dank für die Hilfe.

Grüße,
Ben

[Beitrag von mohnkuh am 17. Jan 2015, 04:29 bearbeitet]

Amperlite
Inventar

#7 erstellt: 17. Jan 2015, 13:36

mohnkuh (Beitrag #6) schrieb:

Zwei habe ich noch (vorerst).
1. Wenn ich das Single-Netzteil genommen hätte, hätte ich dann mit doppelter Voltzahl arbeiten müssen? Also ein Netzteil mit in meinem Fall 34Volt? Anders ist es doch nicht realisierbar oder?

Nein, das geht überhaupt nicht. Es gibt Verstärkerschaltungen, die brauchen eine symmetrische Spannung. Und die musst du dann auch bereitstellen. Wenn du das nicht kannst, musst du einen Chip auswählen, der mit eine einzelnen Schiene auskommt.

2. Es geht noch um die Dimensionierung des Netzteils. Ich habe nun schon einiges gelesen, was die Siebelkos anbelangt. Ich möchte hier nichts übertreiben, sondern eine einfache und ausreichend gesiebte Gleichspannung erhalten. Was ich gehört habe:
Faustregel:
1000uF pro 1A

Das ist sinnvoll. Ob 800 oder 2000 µF ist hier nicht so von Belang.

Dann gibt es Aussagen wie, die TDAs benötigen viel größere Siebelkos um die 15000uF oder so um den Dreh, um einwandfrei zu spielen.
Was davon kann ich denn glauben? Bzw. was wäre das optimalste?

Im Internet steht viel Schwachsinn. Zu viel Siebkapazität kann sogar schaden, weil du dann den Gleichrichter anders dimensionieren musst. Mit 1000µF pro 1A liegst du gut.

[Beitrag von Amperlite am 17. Jan 2015, 13:38 bearbeitet]

Weischflurst
Gesperrt

#8 erstellt: 17. Jan 2015, 17:08

Mal eine neugierige Frage.

Warum machst Du das ganze nicht digital mit fertigen Modulen? Analog ist doch so tot wie nur was.

Eine digitale Endstufe, die mit Eingangsspannungen von12 bis 26 Volt klar kommt, gibt es für dreizehn Euro, und ein Netzteil dazu ist auch nicht viel teurer. Da lötet man doch nicht mehr selber, es sei denn, man ist gerade in Ausbildung zum RFT.

http://www.ebay.de/i...upon&talgo=undefined

http://www.ebay.de/i...&hash=item4cfd4765cd

Diese Konfiguration läuft prima. Das Netzteil habe ich nur so teuer genommen weil ich regelbare Spannung haben wollte zum testen. Es hat einen 12V-Eingang zum Betrieb an der Autobatterie, falls man die Endstufe mit 24 Volt fahren will.

Ich habe früher auch viel mit solchen ICs gebaut, aber die ganze Löterei ist nicht gesund und zeitraubend. Das einzige was ich hier löten musste war ein Klinkenstecker an das mitgeliferte Eingangskabel.

audiophilanthrop
Inventar

#9 erstellt: 21. Jan 2015, 13:36

Weischflurst (Beitrag #8) schrieb:

Na, stell dir mal vor, du baust ein Radio. Ich würde nicht davon ausgehen, daß jede beliebige Fernost-Class-D-Verstärkerplatine ein Wunder an HF-Entstörung ist. Und sieh dir mal im Datenblatt des TDA7492 die Kurve THD(f) an - bei 10 kHz sind wir da extrapolierterweise (die höheren Harmonischen fallen irgendwann einem 20-kHz-Tiefpaß im Meßaufbau zum Opfer, sind deswegen aber nicht weg) bei 0,3-0,4% Klirr, bei einem lumpigen Watt an 6 Ohm. Gut, der olle TDA2050 ist auch kein echtes Wunderteil, aber besser als das schon.

Class D ist eine tolle Sache, keine Frage, aber absolut nicht ganz ohne Tücken. Es hat nicht umsonst Jahrzehnte gedauert, bis diese in den Grundzügen schon im Röhrenzeitalter bekannte Technik reif für den Massenmarkt war.

Übrigens hat Class D per se nichts mit "digital" zu tun - D war seinerzeit einfach der nächste freie Buchstabe. Es sind Schaltverstärker, die mehr in die Verwandtschaft von Schaltnetzteilen zu rücken sind. Sehr viele Class-D-Verstärker verwenden eine höchst analoge Gegenkopplung.

Weischflurst
Gesperrt

#10 erstellt: 21. Jan 2015, 17:38

Ein symmetrisch arbeitender Dreiecksgenerator schwingt mit einer typischen Frequenz von ca. 250 kHz bis zu einigen MHz. Das anliegende Tonsignal wird von einem Komparator mit dem Dreiecksignal verglichen. Durch den Aufbau als Komparator verändert die Schaltung das analoge Tonsignal in eine Rechteckschwingung, wie in nebenstehender Abbildung zu erkennen ist.

Ist das Dreiecksignal größer als das Tonsignal, springt der Ausgang auf „high“. Ist es kleiner, springt er auf „low“. Das Tonsignal liegt nun im Tastverhältnis des PWM-Signals vor. Der Mittelwert ist dadurch etwa proportional zum Mittelwert des Tonsignals. Dieses PWM-Signal wird der Endstufe (bestehend aus Leistungstransistoren im Schaltbetrieb) zugeführt, in welcher die eigentliche Verstärkung stattfindet.

Hm, nicht digital? Zwei Zustände...

Das verlinkte Modul entspricht übrigens genau dem, was der Hersteller in den Application Notes als Standardverwendung vorschlägt. Es läuft hier im Test etwa einen Meter vom Radio entfernt ohne Gehäuse. Etwa dreißig Zentimeter davon entfernt liegt ein D/A-Wandler und das Netzteil, direkt nebeneinander.

Class D ist eine tolle Sache, keine Frage, aber absolut nicht ganz ohne Tücken. Es hat nicht umsonst Jahrzehnte gedauert, bis diese in den Grundzügen schon im Röhrenzeitalter bekannte Technik reif für den Massenmarkt war.

Weil es kaum Transistoren gab, die ausreichend schnell schalten konnten?

Mit der THD musst Du falsch interpoliert haben, bei mir kommen etwa die halben Werte heraus. Und eine Harmonische bei 20 KHz, ironisch könnte man dazu sagen, dass sich da dann endlich mal überhaupt etwas abspielt.

Kay*
Inventar

#11 erstellt: 21. Jan 2015, 18:01

Es läuft hier im Test etwa einen Meter vom Radio entfernt ohne Gehäuse. Etwa dreißig Zentimeter davon entfernt liegt ein D/A-Wandler und das Netzteil, direkt nebeneinander.

...
und was beweisst das?

Hm, nicht digital? Zwei Zustände...

nö,
PWM

Mit der THD musst Du falsch interpoliert haben,
bei mir kommen etwa die halben Werte heraus

...
und?

ein anständiger Class-AB ist immer besser, an der Grenze des Machbaren
(auch wenn Klirrwerte kleiner als 0,1% irrelevant sind,
da schaut man besser auf irgendweche Modultationen IM)

p.s.
ein Bastler ist gut mit TDA2050, LM3886 usw, bedient und
hat dann später auch keinen Messwagen vor der Tür zustehen

mohnkuh
Ist häufiger hier

#12 erstellt: 23. Jan 2015, 03:53

Also um mal beim Thema zu bleiben...

Ich habe mit Eagle eine Netzteilplatine und eine Verstärkerplatine erstellt. Diese habe ich gefräst und anschließend bestückt.
Netzteil hat jetzt übrigends zwei 2200uF Kondis drin, denke das sollte nicht zu viel sein. Die Dioden sind auch überdimensioniert.

Ich muss sagen, dass das Teil echt viel besser klingt als erwartet, denke aber die Chips werden wahrscheinlich alle nicht schlecht klingen. Habe das Teil an meine 70Watt 4Ohm Standlautsprecher angeschlossen und gibt schon was her. Der TDA wird das gefühlt aber nicht lange mitmachen, da der Kühlkörper mit 6K/W dafür nicht ausgelegt ist. Für die 15Watt 8Ohm, für die das konzipiert wurde, sollte dieser nach meinem Berechnungen aber reichen hoffe ich.

@ Amperlite:
Selbstverständlich der TDA2050 auch mit einem Single-Netzteil zu betreiben. Das Datenblatt gibt hier ein passendes Layout vor.

Vielen Dank für eure Hilfe.

Viele Grüße,
Ben

[Beitrag von mohnkuh am 23. Jan 2015, 03:57 bearbeitet]

Amperlite
Inventar

#13 erstellt: 23. Jan 2015, 14:56

mohnkuh (Beitrag #12) schrieb:

@ Amperlite:
Selbstverständlich der TDA2050 auch mit einem Single-Netzteil zu betreiben. Das Datenblatt gibt hier ein passendes Layout vor.

Stimmt, hatte ich übersehen. Würde ich aber ohne Not (z.B.Akkuanwendung) nicht machen.