PA Verstärker mit Hifiqualitäten im Selbstbau (2x400W)

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BingoBongo04041984
Hat sich gelöscht
#1 erstellt: 24. Nov 2010, 21:59
Hallo Forum,

da nun mein Elektrotechnikstudium immer weiter vorranschreitet, verstehe ich langsam was ich da vor ca. 2 Jahren zusammengebaut habe .

Da die Erfolge damals sich hauptsächlich auf ein paar funktionierende Endverstärkerstufen ohne drumrum bezogen, wollte ich diesmal einen brauchbaren Verstärker zusammensetzten der auch Alltags und Probenraumtauglich ist.

Betreiben soll er dann 2 Selbstbaulautsprecher mit 15/1" Bestückung (Eminence Kappa 15/A&D Audio D51).
Eine dieser Boxen bekommt die Verstärkereinheit als Aktivmodul integriert.
So erspar ich mir zusätzlichen Kabelsalat und im Probenraum, und bei kleineren Auftritten.

Signalquelle soll erstmal mein Tascam US-122 sein. Später ein Yamaha Mischpult.

Fangen wir mit dem Herzstück an;

Die Endstufeneinheiten:

Hier die alte Version:


Hier die derzeit aufgebaute:


Uploaded with ImageShack.us

Hier die wohl zukünftige (Angenehmere Anordnung für die Bestückung und fürs Auge, sowie ein paar Detailverbesserungen im Layout selbst):


Daten :

400W
Ue= +-55V
Klassischer A/B Verstärker

Messdaten aufgenommen mit einem Rodhe und Schwarz Audioanalyser:

THD an 5,1Ohm Lastwiderstand

100Hz 15VRMS -> 0,002%
100Hz 40VRMS -> 0,004%
1 kHz 15VRMS -> 0,008%
1 kHz 40VRMS -> 0,013%
10kHz 15VRMS -> 0,018%

Rauschabstand (bei 15VRMS) :
-61dBu
Bei dem Minimalstnetzteil und dem Aufbau ok.
Testaufbau:
Testaufbau
Mit kurzgeschlossenem Eingang ->
-82dBu
Mit einem geschirmten Netzeil und besserer Kabelage sowie anderen Kondensatoren dürfte da noch was zu machen sein. Für ein PA Verstärker aber eher unnötig.

Maximale Ausgangsleistung:
387W (mehr hat der Lastwiderstand nich verkraftet..) @ 44VRMS
Klirr immer unter 0,025%.


Nun zu der Restbeschaltung:

Überlastschutz/Clippschutz auf Verstärkerplatine integriert

Einschaltstrombegrenzer:

Einfaches RC Glied das verzögert ein Relais schaltet. Dieses überbrückt den 10W Lastwiderstand in einer Trafophase.

DC-Schutz:

Die hier Forum vorgestellte Schaltung von Ultraschall (Danke dafür). Version 3.


Netzteil:

550VA Ringkerntrafo
45V-0V-45V 6A
15-0-15V 0,1A (War für Aktivweichen vorgesehn)

Brückengleichrichter 35A

2x 10000µF 100V Elkos von Sprague + 100nF + 10kOhm 2W zum Entladen



Soweit wars das. Mehr braucht ein Verstärker eigentlich nicht,oder? Ne "Clipled" hat der Endverstärker schon drauf, diese kann ich via Kabel an die Gehäusewand setzen, sodas man n bisl Mäusekino hat wenns Eng wird.

Wenn es noch Vorschläge zur Außenbeschaltung oder der Endstufe selbst gibt, dann nur her damit.

Gruß,
Patrick


[Beitrag von BingoBongo04041984 am 24. Nov 2010, 22:01 bearbeitet]
Kay*
Inventar
#2 erstellt: 25. Nov 2010, 00:28

da nun mein Elektrotechnikstudium immer weiter vorranschreitet, verstehe ich langsam was ich da vor ca. 2 Jahren zusammengebaut habe


Meine Anerkennung haste,
umfassend nachgedacht und realisiert,
inkl. Schutzschaltung,
Respekt
detegg
Administrator
#3 erstellt: 25. Nov 2010, 00:29
Hi Patrick,

... was lese ich da jetzt von Dir?!

Welcome back!

Detlef
BingoBongo04041984
Hat sich gelöscht
#4 erstellt: 25. Nov 2010, 07:37
Tja, irgendeinen Fortschritt muss es ja geben

Habe nun mein 20. Lebensjahr erreicht, und plane weitere

Heute haben wir die ersten El.Bauteilepraktikas in denen wir Kleinsignalverstärker berechnen,aufbauen und vermessen, freu mich schon
Sind zwar immer gleich mal 5-6h Vorbereitung pro Praktika (Wir haben 7 verschiedene...Bauelemente,Antriebstechnik,Messtechnik,Regelungstechnik usw.)

Und Detlef, was verwundert dich denn so?
Ach...und Gruß zurück Komisch das de mich noch kennst.

Gruß,
Patrick


PS.
Kennt jemand ne kleine Schaltung um einen sym. Eingang zu realisieren?
Kay*
Inventar
#5 erstellt: 25. Nov 2010, 15:47

Kleinsignalverstärker ... freu mich schon

unter dieser Bedingung würde ich dir etwas empfehlen,
was nicht auch hier im Forum finden lässt.
downloade dir einen Schaltplan irgendeiner Bryston-Endstufe.
Diese besitzen gerne diskret aufgebaute Sym. Eingänge
(diskrete OP lasse sich auch gut per Simu analysieren,
aber wem sage ich das ; )
BingoBongo04041984
Hat sich gelöscht
#6 erstellt: 08. Dez 2010, 00:04
Servus,

da ich nun erstmal eine Mufuendstufe brauche nutze ich meine 2 fertigen Endstufen sowie den (etwas zu klein geratenen) Ringkern für eine 2HE hohen 19" Verstärker.

Also alles runter vom Brett und rein ins alte DAP Gehäuse.

Endstufenpacket am KK

Gehäuse

Selbstbau PA Amp


FEhlen noch ein paar Bauteile für die Schutzschaltung (oben rechts) und die Elkos (die hier dienen nur der Anschaulichkeit).

Werde grob gerechnet 2x 170W an 8Ohm und 4Ohm rausholen.
Der Trafo ist mit 550VA halt zu klein für mehr. N größerer passte aber nicht ins Gehäuse

Gruß,
Patrick
detegg
Administrator
#7 erstellt: 08. Dez 2010, 00:08
Hi Patrick,

das hat doch schon mal Hände und Füße!

Detlef
BingoBongo04041984
Hat sich gelöscht
#8 erstellt: 08. Dez 2010, 00:14
Und sogar schon Schalter und Knöpfe!

Habe auch an einen Übertemperaturschutz via Thermoschalter gedacht. Dieser schaltet einfach die Ausgänge ab wenns ihm zu Warm wird. Glaube aber nicht das das so schnell passiert. 200W wird der große KK mit den 2 Temperaturgeregelten Lüftern schon abführen können
Auf jedenfall kommt da schonmal mehr raus als aus der Originalstufe (DAP Club Range Club300).

Die Lautsprecher dafür sind auch grade im Bau
Da fehlt neben dem Loch für die Hochtöner "nur" noch das Finisch sowie n paar Extras wie: Kantenschutz, Griffe, Schutzschaumstoff...

Halbfertige Top Box
detegg
Administrator
#9 erstellt: 08. Dez 2010, 00:21

BingoBongo04041984 schrieb:
Loch für die Hochtöner

rechteckig/quadratisch = Hörnchen ?

sowie n paar Extras

Frequenzweiche nicht vergessen!


[Beitrag von detegg am 08. Dez 2010, 00:21 bearbeitet]
BingoBongo04041984
Hat sich gelöscht
#10 erstellt: 08. Dez 2010, 00:25
Da oben kommt eine A&D Audio D51 mit Horn rein.
Wie mit dem Lineal gezogener Frequenzgang von 1,5-16khz War echt überrascht, so teuer is der Treiber gar nicht, vom Horn ganz zu schweigen (7€ Plastehorn..).

Die Weiche leigt schon fertig im Keller. Erstmal alles grob auf Holz gebaut, kann ja gut sein das sich noch was ändert. Habe zwar schon ein paar Frequenzmessungen gemacht (siehe HIER
Aber das habe ich in dem kleinen 7m² Zimmer gemacht und die Lautsprecher waren noch im 80l CB Testgehäuse verbaut.

Das geht besser

Gruß,
Patrick

PS.

Freue mich schon dermaßen auf die ersten Pegelorgien im Probenraum
NPE
Hat sich gelöscht
#11 erstellt: 11. Dez 2010, 18:01
Gibt es von der Endstufe vielleicht noch einen Schaltplan, oder ist der Geheim?
BingoBongo04041984
Hat sich gelöscht
#12 erstellt: 11. Dez 2010, 20:59
Klar gibts von der Stufe nen Schaltplan
Den kann ich dir via PN am Montag zuschicken.

Gruß,
Patrick
BingoBongo04041984
Hat sich gelöscht
#13 erstellt: 18. Dez 2010, 17:05
Ups..
Ich hab vergessen dir den Schaltplan zu schicken... Nun bin ich wieder nicht in Reichweite meines PCs (Bin hier bei meinen Großeltern) und kanns dir wieder nicht schicken
Naja.. Montag hol ich wohl den PC her, dann aber

Habe aber nun ein wenig weitergemacht nachdem die Kondensatoren angekommen sind.
Also ne alte doppelseitige Platine befräßt um die 6x4700µF/80V Elkos aufzunehmen (Sollten 10Stück werden, aber 4 waren zerdrückt Hoch lebe der Paketdienst).

Elkoplatine

Nun alles einbauen und verkabeln (Masse ist Sternförmig).

Fast fertig

Anschließend zweimalige Kontrolle ob alles korrekt verkabelt wurde. Daraufhin kam der Stecker in die Dose und die Kiste wurde angeschalten.
Nach ca. ner halben Sekunde machte es leise "klack" und das Relais des Einschaltstrombegrenzers brückte dessen Vorwiderstand.
Dann stille.
Also scheint alles ok.
Nun habe ich meine Lastwiderstände rausgekramt und div. drangehangen.

Testsignal : 45Hz Sinus
Eingepegelt auf 25Vpp am Ausgang.

Nun div. Lastwiderstände rangehangen:
10Ohm
5,1Ohm
3,3Ohm

Da nur der 5,1Ohm mehr als 25W aushält (nämlich 250W) habe ich diesen dann genutzt um die Endstufe ca. eine halbe Stunde laufen zu lassen um dann deren KK Temperatur sowie die einzelnen Emitterströme zu kontrollieren.

Die Ströme durch die Emitterwiderstände pedelten um ca. +25% pro Transistor... also noch im vertretbaren Bereich. Habe die Transistoren leider nicht selektiert als ich die Stufen gebaut habe.

Stutzig hingegen machte mich die KK Temperatur.
Die vom KK direkt lag bei 36°C mit angeschalteten Lüftern und bei 61°C ohne.(Umgebungstemperatur : 19°C)
Die Temperatur der Winkel an denen die Stufen angebracht sind lag aber ohne Lüfter bei knapp 91°C und mit bei 65°C...
Dann viel es mir wie Schuppen von den Augen. Ich habe keine Wärmeleitpaste verwendet da ich ja alles nur mal "zum testen" zusammengeschraubt hatte. Da ichs aber nicht nochmal auseinander gebaut habe... Naja, kann man noch nachholen.

Ach ja, die Ausgangsleistung je Stufe betrug :
25Vpp * 0,707 = 17,7Veff
Ueff² / R = 17,7Veff * 5,1Ohm = 90Watt
EDIT: Es heist dann natürlich 17,7Veff² / 5,1Ohm = 61W
Sollte beim Tippen mehr aufpassen...

PS.
Hier nochmal ne Aufnahme vom Oszi zur Überprüfung des Nulldurchgangs : Nulldurchgang
Eingestellter Ruhestrom : 5mA je Transistor

Gruß,
Patrick


[Beitrag von BingoBongo04041984 am 18. Dez 2010, 21:19 bearbeitet]
BingoBongo04041984
Hat sich gelöscht
#14 erstellt: 18. Dez 2010, 21:32
Schöner Mist.
ich bekomme den Wärmeübergangswiderstand von den Alublechen zum KK nicht in den Griff. Bzw. die Bleche selber haben einen zu großen.
Die sind zwar schon 5mm dick, das scheint aber nicht auszureichen.

Mal grob überschlagen müsste jeder Transistor ca. 10W übertragen können bei einem Temperaturgefälle von 20K
Das ist deutlich zu wenig um die Endstufe auszureizen.
Denn es kommt ja noch der Wärmeübergangswiderstand vom vom Kühlkörper selbst dazu.

Pro Transistor würden bei max. Ausgangsleistung von angenommen 400W und einem Wirkungsgrad von 60% = 240/8 = 30W abgeführt werden. Pro Endstufe.
Entweder ich nehme ein 15mm dicken Aluwinkel oder ich versuche die Stufe anders an den KK zu bringen...
Leider ist extrem wenig Platz im Gehäuse und ich grübel grade wie ich das alles unterbringe.

Gruß,
Patrick
tede
Inventar
#15 erstellt: 20. Dez 2010, 17:52
Hallo,

die Aluwinkel müssten ausreichen, nur die Verbindung zum KK mit den 3 Schräubchen ist meines erachten zu wenig.

Je 8 Schrauben M4-M5 & Wärmeleitpaste würd ich nehmen.


Thomas


[Beitrag von tede am 20. Dez 2010, 17:52 bearbeitet]
BingoBongo04041984
Hat sich gelöscht
#16 erstellt: 20. Dez 2010, 18:51
Hallo,

ich habs dann auch nochmal mit 8 versetzten schrauben M3 probiert.
Die Temperaturdifferenz wurde weniger, also habe ich mehr Leistung rausgekitzelt.

Bei 250W Ausgangsleistung erreichte die Temperatur am Transistor direkt die 100°C Marke, der KK am Boden die 85°C, trotz Lüfter.

Habe nun einen größeren gerippten Kühkörper eingebaut und die Endstufen direkt und ohne Winkel aufgeschraubt und werde es übermorgen mal testen.


Gruß,
Patrick
tede
Inventar
#17 erstellt: 21. Dez 2010, 09:27
Hallo,

es kommt auch sehr auf die Oberfläche der Kontaktflächen an. Wenn die beide nicht gerade plangeschliffen sind wird Wärmeleitpaste immer eine Verbesserung bringen.

Optimaler ist's natürlich die Transistoren direkt auf den KK zu schrauben.

Grüße
Thomas
BingoBongo04041984
Hat sich gelöscht
#18 erstellt: 21. Dez 2010, 12:06
Servus,

ich habe ja Wärmeleitpaste aufgetragen, aber 100% Plan war der Winkel leider nicht, so lag nur ca. 30-40% der Fläche auf dem KK auf.
Nun habe ich aber, wie gesagt, einen anderen KK genommen und die Transistoren direkt aufgeschraubt.
Neuer KK

Gruß,
Patrick
detegg
Administrator
#19 erstellt: 21. Dez 2010, 13:07

tede schrieb:
Optimaler ist's natürlich die Transistoren direkt auf den KK zu schrauben.

Wärmeleitpaste richtig aufgetragen, verbessert den Wärmeübergang durch "Auffüllen" der immer vorhanden "Fehlstellen" im Kontaktmaterial.

;-) Detlef
BingoBongo04041984
Hat sich gelöscht
#20 erstellt: 21. Dez 2010, 21:53
Ich weiß!
Ich nutze immer Wärmeleitpaste. Recht wenig, denn zuviel ist auch wieder kontraproduktiv.
Gruß,
Patrick
Jack-Lee
Inventar
#21 erstellt: 16. Jan 2011, 00:09
So,
mein alter Account ist wieder aktiv un dich habe nun Semesterferien.
Ich werde also die Woche (nachdem ich mein neues Liegerad eineweiht habe) etwas an der Endstufe weiterlöten.

Gruß,
Patrick
Jack-Lee
Inventar
#22 erstellt: 27. Apr 2011, 20:24
Irgendwie kam ich bisher nich weiter...
Nicht mal die 2. Box ist fertig geworden

Entweder kein Geld oder wenn Geld dann keine Zeit...
Kay*
Inventar
#23 erstellt: 28. Apr 2011, 12:49

Entweder kein Geld oder wenn Geld dann keine Zeit...

Das nennt man "leben"
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