Transistor eintakt verstärker Leistung berechnen

Hallo Kai,
im Grunde ist es kein Unterschied, ob Du die Leistung mit einer Röhre berechnest oder mit einem Transistor. Du hast in beiden Fällen den Spitzen-Spitzenstrom und die Spitzen-Spitzenspannung.
Nehmen wir mal 6W an 4 Ohm, so ergibt dies eine Effektivspannung von rund 4,9V und einen Effektivstrom von 1,225A.
Damit würde der SS-Strom 3,465A und die SS-Spannung 13,86V
Jetzt brauchen wir also diese Spannung und diesen Strom im Minimum. Am Transistor würde ich einen minimalen Reststrom von 0,1A fliessen lassen. Der mittlere Strom (entsprechend dem Transistor-Ruhestrom) wäre demnach 3,465A/2 + 0,1A Rest = 1,8325A.
Und am Transistor sollten wir eine Minimalspannung von etwa 2,5V "zurückbehalten", sodass die mittlere Spannung 13,86V/2 + 2,5V = 9,43V beträgt.


Jetzt muss man sich mal überlegen, was eine Eintaktschaltung bedeutet. Mit einem ohmschen Widerstand kann man da bei Leistung nicht landen. Also braucht es einen Ausgangstrafo, der bei reinem Gleichstrom einen relativ geringen Spannungsversust hat (kleiner Drahtwiderstand), bei Wechselspannung aber eine höhere Impedanz darstellt.
Also, gehen wir mal von einem Trafo aus. In diesem Fall müssten wir den Spannungsverlust des Drahtes einrechnen. Das könnte im Mittel 1V sein. Also müsste die Speisung der mittleren Spannung von 9,43V plus 1V Trafodraht = 10,43V entsprechen. Dass dies möglich ist und letztlich zu den 13,86V Spitzen-Spitzenspannung führt liegt an der Induktivität. Leitet der Transistor kurzzeitig voll, macht also quasi einen Kurzschluss, so steigt die Spannung beim Beenden des Kurzschlusses auf mindestens die doppelte Betriebsspannung, natürlich auch nur kurzzeitig. Aber es reicht, die Spannung in der gewünschten Höhe an den Ausgang zu bringen.

So, jetzt haben wir also einen Ausgangstrafo und den Transistor. Und da wir mit den 4 Ohm-Lautsprecherdaten gerechnet haben, muss der Trafo 1:1 sein.
Und wir haben eine Betriebsspannung von 10,43V und einen mittleren Ruhestrom von 1,8325A. Das Netzteil muss also dauernd mindestens diese Werte liefern können, was einer konstanten Leistung von 19,113W entspricht. Das wird verheizt, ob Musik raus kommt oder nicht. Und da am Ausgangstrafo 1V bei 1,8325A abfällt (nehmen wir mal an), ist die Transistorleistung um diesen Betrag kleiner. Am Transi bleiben also dauernd 17,28W. Diese Leistung muss per Kühlkörper weggebracht werden.

Ich geh jetzt erst gar nicht auf die Ansteuerung und den Ausgang des Transistors ein (Emitterfolger, Kollektorausgang), sondern auf den Unsinn einer solchen Schaltung. Es ist zwingend Klasse A, also dauernd mindestens halbe Spannung und halber Strom. Eine Gegentaktschaltung kann auf den Trafo verzichten und braucht einen wesentlich geringeren dauernden Ruhestrom. Damit nimmt die Leerlaufleistung des Gerätes ab. Und weil es im Gegensatz zu den Röhren bipolare Schaltungen gibt, also mit NPN und PNP im Ausgang wird die Konstruktion im Normalfall wirklich relativ einfach. Natürlich, wenn man Highend-Ziele anvisiert, wird der Aufwand auch erheblich, aber wenn wir von einer Autoradio-Endstufe ausgehen...

Du kannst also eine Eintaktendstufe mit Röhren und Transistoren durchaus vergleichen. Die Berechnungen sind im Grunde die selben. Nur macht es wenig Sinn, diese Rechnungen anzustellen, weil die Transistortechnik Möglichkeiten bietet (PNP-Transistoren) welche in der Röhrentechnik nicht möglich sind. Ob also Deine Vergleichsrechnung nur ein Zahlenspiel ist oder irgend etwas praxisgerechtes darstellt, steht auf einem anderen Blatt.

Boah danke schön super !
Aber geht das ganze auch ohne Ausgangstrafo?
Mfg Kai

Jein.
Wenn Du einen Widerstand als Speisungszuführung nimmst, so hast Du schon mal 50% der Spannung am Widerstand. Und das Dumme an einem Widerstand ist, dass er mit sinkender Spannung auch einen kleineren Strom liefert. Es bildet sich also immer ein Spannungsteiler aus dem Widerstand und dem Lautsprecher. Somit ist die Leistung kleiner.
Wenn man dies verhindern will, muss man statt des Widersandes einmal zwei Widerstände verwenden, zusammen mit einer höheren Speisespannung, und dann mit einem Elko einen sog. Bootstrap vom Ausgang her realisieren. Das ist quasi eine Art Rückkopplung, die den Spannungsabfall am Widerstand ausgleicht. Das alles hat aber eine höhere Betriebsspannung und einen höheren Maximalstrom zur Folge, sodass der Verstärker aus dem Netz rund 50W zieht, wobei er nur 6W liefern kann.
Und statt der beiden Widerstände und dem Elko kann man auch eine Konstantstromquelle einsetzen, also einen zweiten Transistor, der nur die Speisungszuführung übernimmt. Dann sind wir aber wieder nahe an der Gegentaktschaltung.

Hi, also ist mit Transistoren im eintaktbetreib auch nichts ohne AÜ möglich? Ich habe jetz in der Arbeit erläutert das ein Vorteil der Transistortechnik ist das der AÜ entfällt.
Grüße Kai

Eintakt-Eintransistorschaltung geht schon, aber der Wirkungsgrad fällt ins Bodenlose.

4Watt Leistung an 8Ohm bei Leistungsbedarf von etwa 60W...

Hatte heute mal eine mit einem 2N3055 in der Simulation. Erschreckende Leistungsbilanz.

Gebaut wurde das ganze mal als Projekt in 1-Transistor-MOSFET-Variante. Falls es dich interessiert.

guckst du hier

mfg. Dirk

Rein von der Lautsprecherimpedanz her ist eine Transformation nicht nötig. In dem Sinne stimmt es, dass ein Trafo nicht nötig wäre. Es braucht aber einen Speisewiderstand, der eine hohe Impedanz aber einen kleinen R-Anteil hat. Das ist dann halt eine Drossel. Und ob Drossel oder Trafo macht den Kohl auch nicht fett...

Ok, dann sit ja alles in butter, danke für die Hilfe
Mfg Kai