Hilfe bei Konstantstromquelle

Autor

Beitrag

gravi
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 23. Okt 2007, 19:12

Hallo und guten Tag,
wie so ziemlich jeder hier im Forum bin ich mit meinem Bauvorhaben an dem Punkt angekommen an dem man ein bisschen Hilfe gebrauchen könnte.
Hier erst mal der Plan :

http://www.geocities.com/pa_schematics/240Wpoweramp.html
Vor 20 Jahren habe ich diese Schaltung zum ersten Mal in
Schillers – berühmten – Buch gesehen, jedoch haperte es damals wie an so vielem an den Mosfet’s. Da ich vor einiger Zeit auf die Idee kam mir einen Subwoofer zu bauen und ich bei der Suche nach einer geeigneten Endstufenschaltung im Netz wieder auf diese Schaltung stieß, konnte ich nicht widerstehen zu sehen was dabei rauskommt.
Inzwischen läuft der Verstärker eigentlich zufriedenstellend, jedoch eine Sache stört mich doch irgendwie und das ist die Konstantstromquelle mit T11.
Sie ist sehr Temperaturabhängig und jedes Mal wenn ich den Verstärker einschalte stellt sich abhängig von der Umgebungstemperatur ein anderer Ruhestrom ein – also: 100mA eingestellt bei 25°C ergibt 85 mA bei 20°C und da der T freisteht ändert sich daran auch nach mehreren Stunden Betriebszeit nichts. Beim einschalten beträgt der Ruhestrom ca. 48mA und wenn T11 nach ca.3min ungefähr 50°C erreicht stellt sich der Ruhestrom abhängig von der Umgebungstemperatur ein. Eines sollte ich vielleicht noch anfügen, ich wohne mit meiner Frau seit 4 Jahren in Süd-Brasilien und seit dem globalen Rumgeeiere kommt es hier nicht selten vor das man von einem Tag zum anderen Temperaturunterschiede von 20°C hat.
Ich habe mir im Netz schon eine ganze Menge Literatur und Berechnungen zum Thema Konstantstromquellen besorgt, gelesen das man die ganze Sache mit LED’s stabiler bekommt, aber da auch noch ein NTC und ein Stromspiegel mit dranhängen bin ich nun doch etwas überfordert. Vielleicht wäre es auch eleganter die Schaltung umzubauen (ohne das Layout komplett zu verändern).
Eine andere Sache ist mir auch noch aufgefallen, C4 der Gegenkopplung hat nur 2,2pF, mit der Endstufenberechnung von Zucker komme ich bei einer oberen Grenzfrequenz von 100kHz auf ca.47pF und selbst bei den bei Schiller angegebenen 300kHz sind es mehr als 2,2pF – wie hängt das zusammen?
Ich bin für jede Hilfe dankbar,
Grüße aus Brasilien, gravijavascript:insert('

','')
javascript:insert('

','')

Ultraschall
Inventar

#2 erstellt: 23. Okt 2007, 22:34

Hallo, herzlich willkomen hier im Forum.

Die obere Grenzfrequenz wird nicht allein vom C4 in der Gegenkopplung bestimmt. Sie wird auch durch R1+R3 C3; durch C11 C12; durch parasitäre Aufbaukapazitäten im Zusammenhang mit dem Ausgangswiderstand der vorigen Stufe und durch die Grenzfrequenzen der Bauelemente selber bestimmt. Alle Höhenabsenkungen addieren sich auf, so das der von Dir gemessene Wert durchaus üblich ist und Dich nicht zu verwundern braucht.

Ansonsten: ---

---- ist das eine recht merkwürdige Schaltung --

-- aus den Uraltanfangszeiten der Powermosfets, als man nur leistungsstarke N-Kanal Typen zu Verfügung hatte und deshalb nicht wie heute üblich, die Endstufe komplementär aufbaut, mit der üblichen Ruhestromregelung durch einen Wärmefühltranstor(auch als BE-Spannungsmultiplikator bekannt)- die sehr gut funktioniert.

Also deshalb die Handstände dabei, den Ruhestrom durch Änderung der in T12 T13 eingespeisten Emitterströme zu regeln. Diese Ströme fließen 1:1 auch durch R30 R32 und lbeeinflussen damit die UGS der FET's.

Ungüstig an der Schaltung ist hier auch, dass im oberen Zweig R33 für den Ruhestrom gegenkoppelnd und damit stabilisierend wirkt- das aber im unteren Zweig durch die R34 NICHT gegeben ist, da diese in der Drainleitung liegen.

Hast Du den die Heißleiter auch gut wärmeleitend auf dem Kühlkörper der FET's isoliert montiert?
Was heißen die beiden polnischen Bemerkungen oben?

Mir gefällt die ganze Schaltung so wenig, das ich Dir raten würde das Gehäuse, Netzteil etc. weiter zu nutzen und eine neue Verstärkerplatine mit N- und P-Kanal Fet's einzubauen.
Damit bist Du dann auf den heutigen besseren Stand der Technik.

Grüße aus Berlin

So sieht sowas heute zum Beispiel aus :

http://www.hifi-foru...rum_id=103&thread=21

[Beitrag von Ultraschall am 23. Okt 2007, 22:38 bearbeitet]

gravi
Ist häufiger hier

#3 erstellt: 23. Okt 2007, 23:01

Vielen Dank für die schnelle Antwort, ich hätte nicht gedacht das die Schaltung so mies ist zumal ich eine ziemlich aktuelle Version auf einer französischen Seite gefunden habe.
Der NTC ist direkt über einem End-T montiert und in gutem thermischen Kontakt.Zum Polnischen :
linke Seite: Heatsink Temperature Limiter
rechte Seite: output Stage Bias adjust & Compensation
Wollte noch ein anders Bild hochladen, aber die Leitungen sind hier ziemlich mies.
mfg, gravi

Ultraschall
Inventar

#4 erstellt: 24. Okt 2007, 07:59

Das man das auf einer aktuellen Seite findet heißt nicht viel. Leider werden ungeeignete und schlechte Schaltungen immer wieder weiterverbreitet und aus der Versenkung geholt in der sie zu Recht verschwunden sind.
Esgibt hier im Forum das Beispiel einer Endstufe mit parallelen TIP-Transistoren. Diese Schaltung ist so nicht zum vernünftigen Laufen zu bringen, wie sie immer wieder gezeigt wird. Trotzdem will sie immer wieder jemand bauen.

Greift den der Temperaturlimiter eventuell von Anfang an auf die Konstantstromquelle ein ? Was passiert, wenn Du diesen Limiter mal abklemmst ?

Mahal
Schaut ab und zu mal vorbei

#5 erstellt: 24. Okt 2007, 11:25

100mA durch T11????
Der Strom durch T11 wird durch die Spannung an der Basis und den Widerständen im Emitterkreis eingestellt. Die T°-Kompensation kann nicht funktionieren, denn D2 kompensiert die Basis-Emitterstrecke von T11, aber die Schwankung von D3 wird durch nichts kompensiert.
Stelle bitte die Maschengleichung auf und berücksichtige die Deltaschwankungen durch die Temperatur auf D2, D3 und Ube von T11, dann wird es sofort klar (aus den entsprechenden Datenblätter). Hinweis: D3 hat einen positiven Temperaturkoefizienten.

gravi
Ist häufiger hier

#6 erstellt: 24. Okt 2007, 14:15

@Ultraschall, jede Veränderung am Limiter (laut Schiller Triggerschaltung) wirkt sich auch auf den Ruhestrom aus, deshalb habe ich ihn von Anfang an auf max. Wert eingestellt und es dabei belassen. Diese Schaltung werde ich sowieso nicht brauchen da ich den KK aufgrund der etwas höheren Temperaturen hier überdimensioniert habe. Eine Schaltung mit N-FET habe ich bewußt gewählt, weil sie mir weniger Temperaturbedingte Probleme bringt. Deine Mosfetendstufe3 habe ich mir auch schon ein paar mal angesehen, nur gibt es hier keine RKT und nicht einen der von dir angegebenen Transistoren.

@Mahal, 5,4mA durch T11!!!

gravi
Ist häufiger hier

#7 erstellt: 24. Okt 2007, 14:22

Hier mit ein paar Werten:

http://sjeffroy.free.fr/Ampli_MOS_200W/ampli_mos_200w.html

Mahal
Schaut ab und zu mal vorbei

#8 erstellt: 24. Okt 2007, 16:48

Eine Temperaturkompensation kannst Du erlangen, indem Du D3 auf zwei Z-Dioden aufsplittest, eine mit 5,6V und eine mit 3,3V in Serie. Die 3,3V hat einen negativen TK und kompensiert die 5,6V, die wiederum einen positiven TK aufweist. Für gleiche Stromeinstellung --> P2 drehen.
Die gesamte Verlustleistung der Transistoren T9 und T11 wird etwas geringer ausfallen. Aus dieser Ecke also nichts zu befürchten.

Viel Spaß

gravi
Ist häufiger hier

#9 erstellt: 24. Okt 2007, 16:53

@Mahal, danke für den konstruktiven Vorschlag, werde gleich mal in die Werkstatt rübergehen und anfangen zu löten.
mfg, gravi

gravi
Ist häufiger hier

#10 erstellt: 24. Okt 2007, 20:10

So, erstmal Z-Dioden besorgt, 3,3V hab ich glaub ich noch nie verlötet, deswegen waren auch keine da.
Ergeben hat sich durch den Umbau folgendes:
T11 reagiert weniger drastisch auf Temperaturänderungen, was man wohl schon einen kleinen postiven Erfolg nennen könnte.

nochmals besten Dank, gravi

Ultraschall
Inventar

#11 erstellt: 24. Okt 2007, 20:36

T11 kommt mir zwar mehr wie ein Nebenkriegsschauplatz vor, weil oben hängt ja noch der Heißleiter drin..aber gut. Mir fällt bei T11 auf das er ca. 8mA durchlässt und knapp unter 40 Volt an ihm abfallen. Das entspricht dann ca. 300mW Verlustleistung. Da könnte es schon eine schöne Eigenerwärmung geben, dei auch ein thermischesproblem darstellt.
Man könnte also auch einen BD 137/139 einsetzen. Der wird dann mit der Diode D2 thermisch gut gekoppelt. (Diode an T11 rankleben und ein dünnes Kupfer- oder Alublech rum legen. Dabei nichts kurzschliessen!!)

T8 würde ich ganz rausbauen und damit den linken Zweig-Übertemperaturschutz außer Betrieb nehmen - bis alles andere gut läuft, damit konzentriert man sich dann erst mal auf ein Fehlergebiet.

Was macht der Ruhestrom dann ?

gravi
Ist häufiger hier

#12 erstellt: 24. Okt 2007, 20:46

An BD139 hab ich auch schon gedacht, war mir in dem Falle nur nicht ganz sicher ob man das ohne weiteres machen kann.
Werde es morgen gleich ausprobieren, heute habe ich leider noch andere Verpflichtungen.
besten Dank, gravi

gravi
Ist häufiger hier

#13 erstellt: 25. Okt 2007, 01:54

Nun hab ich es heute doch noch geschafft, aber da schon alle schlafen habt ihr morgen, bei euch heute, auch gleich was zu lesen während ich noch schlafe.
Ich habe mich genau an Ultraschall's Plan gehalten und zuerst T8 entfernt, aber in der max. Einstellung scheint die Temperaturkompensation wirklich wirkungslos zu sein.
Als nächstes habe ich T11 gegen einen BD139 ausgetauscht und
--das war der Bringer des Tages--, nachdem ich nach warmlaufen der Endstufe den Ruhestrom feinjustiert hatte ließ sich dieser durch simulierte Temperaturschwankungen nur noch sehr geringfügig aus der Ruhe bringen. Die Temp. von T11 liegt jetzt auch ca.10°C niedriger bei 44°C, und 25°C Umgebungstemperatur.
Der nächste Punkt war dann das aufkleben von D2 auf T11 und das anbringen einer Bauchbinde aus 0,1mm CU-Blech. Dies ist mir auch ohne grosse Schwierigkeiten und Kurzschluss gelungen.(modellbauer 1:87)
Ob das was gebracht hat müsste man wahrscheinlich in einer Messorgie herausfinden, ich konnte jedenfalls nichts feststellen was sofort ins Auge sticht.
Tja, hätte ich diese Endstufe so wie früher in meiner Prenzelberger Küche zusammengebaut wäre mir dieses Temperaturabhängige Verhalten wahrscheinlich garnicht aufgefallen, aber hier gibt es keine Heizungen und im Winter hat man dann schon mal 10 und im Sommer 35°C in der Hütte.
Vorerst werde ich es, denke ich mal, dabei belassen, denn um einen richtigen Test bei niedrigeren Temperaturen machen zu können werde ich wohl noch 8Monate warten oder jemanden finden müssen der eine Klimaanlage hat die es schafft die Temperaturen auf wenigstens 15°C herunterzukühlen.

Meinen herzlichen Dank an alle Beteiligten, ich habe wie immer in diesem Forum wiedermal einiges dazugelernt.
mfg, gravi

Ultraschall
Inventar

#14 erstellt: 25. Okt 2007, 09:00

Wie kommt man von Prenzelberg nach Brasilien - das interessiert hier sicher auch einige andere als nur mich ?

Grüße

Mahal
Schaut ab und zu mal vorbei

#15 erstellt: 25. Okt 2007, 09:38

Der Heißleiter hat keinen Einfluß auf die Stabilitat von T11. Dieses Pfad ist niederohmig genug (Spannung geklemmt durch Uce_T9 + U_R19), damit T11 als Stromquelle arbeiten kann.
Bei 8,2V Vorgegebene Regelspannung kommt ein Strom im Bereich 5,5mA zustande. Dieser verursacht bei ca. Uce_T11 = 30V eine Verlustleistung von etwa 170...180mW.
Der BC546 kann 200mW bei einer Umgebungstemperatur von 100C.
Damit wird er überhaupt nicht gekocht, denn diese Umgebungstemperatur kommt auch nicht vor

@gravi: ich habe Dir nicht umsonst vorgeschlagen die Diode D3 durch Serienschaltung zweier Z-Dioden zu ersetzen. Die zwei würden sich gegenseitig kompensieren, da sie vom Vorzeichen entgegengesetzte TK's aufweisen

gravi
Ist häufiger hier

#16 erstellt: 25. Okt 2007, 16:09

@Ultraschall
Ganz einfach, ich habe vor 15 Jahren eine Brasilianerin kennengelernt un sie 2Jahre später geheiratet. Vor 4Jahren hatte ich dann irgendwie das Bedürfnis mal was anderes zu probieren, kennt sicher jeder, habe einen Container bestellt, alles eingepackt und los. Die Erfahrung war es Wert, aber hätte ich damals gewusst wie rasant sich die Dinge hier zum schlechten entwickeln, wäre ich wohl doch lieber zu Hause geblieben.
Mit Elektronik habe ich z.B. wieder angefangen, weil die Supermarktketten es hier mit ihren billig-Kompaktanlagen geschafft haben alle renomierten Audiohersteller auf dieses Niveau zu drücken, um überhaupt noch etwas zu verkaufen.
Da es keine Audio-Komponenten mehr gibt, gibt es auch keine keine Esatzteile für diese, der Halbleitermarkt hier konzentriert sich fast ausschließlich auf Reparaturen.
STK und TDA findest du an jeder Ecke, Hi-End und Induktivarm sind hier Fremdwörter
Und so sieht es hier mit fast allem aus.

@Mahal
Das mit den Dioden hat ja auch etwas gebracht, es ging auch nicht darum das der BC546 das nicht verkraftet. Es geht einfach darum, das ich die Endstufe bei Zimmertemperaturen von 10-35°C betreibe und es sich gezeigt hat das sich, je nach Umgebungstemperatur und somit unterschiedlicher Kühlung von T11, ein anderer Temperaturabhängiger Ruhestrom einstellt. Der BD139 scheint in diesem Falle (was noch zu beweisen wäre)durch seine höhere Verlustleistung und sein grösseres Gehäuse(trägeres Verhalten)einfach unempfindlicher zu reagieren. Wenn man es genau nimmt müsste man den T wahrscheinlich in eine Thermoblase einschliessen um dieses Verhalten zu kompensieren - was dann wohl aber doch zu weit führen würde - denke ich mal.

mfg, gravi

Ultraschall
Inventar

#17 erstellt: 25. Okt 2007, 20:16

@mahal:
T11 ist nur eine Konstantstromquelle, die die Referenz der entscheidenden Konstantromquelle(genauer hier ein Stromspiegel) für den Ruhestrom T10 "speist".
Denke mal hier haben wir beide nur ein Sprach/verständigungdproblem gehabt.
Ansonsten ging es mir bei T11 um die Eigenerwärmung. Ich kenen sowas noch aus Zeiten wo man überwiegend NTC oder PTC zur Temperaturmessung einsetzt. Da wunderte sich so mancher Anfänger drüber was er misst oder eben nicht, eben weil der Querstrom und damit die Verlustleistung zur Eigenerwärmung führte.
Ich gehe von 6.8 maA(maximal) und ca. 33 Volt aus... gut ergibt 225mW. Erwärmt intern schon deutlich.
Gerade nachgeschaut 250C/W. Bedeutet hier also intern 62,5 Grad (maximal) über der Umgebungstemperatur.

@ garvi: Hoffe Du bist mit der Brasilanerin noch glücklich - das ist die Hauptsache.

Grüsse

gravi
Ist häufiger hier

#18 erstellt: 25. Okt 2007, 21:58

Nach meinem Spruch mit der Thermoblase ist mir noch etwas eingefallen. Mein erlernter Beruf ist Wärmenetzmonteur und da hatten wir es unter anderem mit Dampfleitungen zu tun. Wenn nun die Dampfleitung gut isoliert war, war es dem Dampf egal ob bei 30° die Sonne schien oder bei -20° Schnee auf der Isolation lag, seine Temperatur blieb konstant.
Meine Überlegung war folgende, wenn ich T11 von der Aussentemperatur isoliere müßte er sich ja, da durch ihn ein konstanter Strom fließt und er immer die gleiche Leistung in Wärme umwandelt, er sich auch immer auf die gleiche Temperatur erwärmen. Also habe ich an T11 einen Temperatursensor befestigt und ihn in gut Wärmeisolierendes Material eigepackt. Eingeschaltet und nachdem sich alles eingepegelt hatte lag die Gehäusetemperatur um 6° höher bei 50°C und der Ruhestrom hatte sich durch die höhere Erwärmung auch leicht erhöht. 30 Minuten Dampf auf die Endstufe, da freut sich meine Schwiegermutter immer wenn mein Sub die Garage zum zittern bringt, und es blieb alles bei den vorher gemessenen werten. Vielleicht eine etwas ungewöhnliche Methode, einen Wärmestau an einem Transistor zu verursachen, aber in diesem Falle scheint es zu funktionieren. Bei 50°C mache ich mir auch keine Sorgen um den Transistor.

mfg, gravi