Hallo, ich versuche ja schon lange einen Class D Verstärker zu bauen. bis jetzt hat das aber nie so richtig geklappt, sicherlich auch weil ich ihn nie durchgeplant habe. Nun habe ich mir diverse Class D Projekte angesehen und einen eigenen Schaltplan zusammengewürfelt. Bevor ich das Layout erstelle wollte ich nochmal auf Nummer sicher gehen, dass mein Schaltplan in Ordnung ist. Könnt ihr bitte mal drüber schauen? Sollte ich jedem IC einen 100n Kondensator spendieren? Als kleine Anmerkung noch: IC4A geht ja mit beiden Eingängen auf Masse. Ich möchte das im Layout dann aber so umsetzen, dass der nicht invertierende Eingang über eine 4cm lange und 2mm breite Leiterbahn mit Masse verbunden ist. Zusammen mit einer 35u Cu Auflage ergibt das dann einen Widerstand von 10mOhm, den ich als Shunt nutze.
..nur der Vollständigkeit halber (und bevor beim layouten was verdreht ist): die IRFR1205 sind N-Kanal-Mosfets (im Schaltplan hast Du P-Kanal verbaut).
Wie ich sehe scheint das einer von der Sorte "Dreieck mit Eingangssignal vergleichen zu sein". Das ist so ziemlich die einfachste Class-D-Topologie. Dann ist mir noch aufgefallen: 1. Keine Totzeit. Das Signal zu LIN des linken Treibers hat eine längere Laufzeit, als das zu HIN. Es gibt also einen sehr kurzen Zeitraum, in dem der hi- und der loside FET durchgeschaltet sind -> kurzschluss der Versorgungsspannung. Besser ist es hi- und loside-Signale mit zwei XOR-Gattern zu erzeugen, dann sind die Laufzeiten gleich. Die Totzeit macht man dann mit einer Diode über den Gate-Widerständen. 2. Suboptimale MOSFETs: Durch die hohe Schaltfrequenz müssen die MOSFETs schnell schalten können. Der IRFB4212 ist ein MOSFET, der auf die Belange von Klasse-D-Verstärkern gezüchtet wurde, also eine kleine Gate-Ladung hat. 3. Keine Rückkopplung: Dein Verstärker hat eine PSRR von 0. Schwankungen der Versorgungsspannung schlagen voll auf den Ausgang durch. Wenn der Strom durch die Filterspulen (L1/L2) bei kleinen Ausgangsströmen auch mal 0 wird (lückender Betrieb), gibt dies unschöne Verzerrungen im Nulldurchgang, was den Klirrfaktor in die Höhe treibt. Hast du deinen Verstärker mal (teilweise) simuliert? IRF hat einige ganz gute Appnotes zu Klasse-D-Verstärkern. Max W. schrieb: > Sollte > ich jedem IC einen 100n Kondensator spendieren? Ja, und auch einige größere Kondensatoren an den Versorgungsspannungen könnte deine Schaltung vertragen.
Danke für den Tipp mit den Mosfets, hatte nur aufs Gehäuse geachtet. Totzeit hat der IR2110 schon mit drin. Die Mosfets müsste der doch auch locker treiben können mit 2A. Ich weiß nicht ganz wie du das mit den XOR Gattern meinst kannst du das vllt. Mal zeichnen? Das Teil wird Batteriebetrieben, deshalb sind keine dicken Elkos drauf. Da müsste das mit der Rückkopplung doch nicht so tragisch sein oder wie könnte ich eine realisieren? Alle Hobby Class D Projekte die ich gesehen hab hatten auch keine Rückkopplung. Das Ding soll nicht HiFi werden, aber Sparsam und Leistungsfähig. Simuliert habe ich die Überstromabschaltung und den Dreieckgenerator. Ich aktualisiere heute Abend mal den Schaltplan.
Max W. schrieb: > Totzeit hat der IR2110 schon mit drin Wär' mir neu. Im Datenblatt hab' ich nichts gefunden. Max W. schrieb: > Ich weiß nicht ganz wie du das mit den XOR > Gattern meinst kannst du das vllt. Mal zeichnen? So wie in http://0x83.eu/?p=20#mkV (IC1A,B) Max W. schrieb: > Da müsste das > mit der Rückkopplung doch nicht so tragisch sein oder wie könnte ich > eine realisieren? Mein Klasse-D-Verstärker (s.o.) hat auch keine Rückkopplung, ist dennoch ganz erträglich. Es wird darauf hinauslaufen, dass du das Signal vor dem Ausgangsfilter abgreifst und in geeigneter Form an den Eingang zurückführst. So wie auch bei AB-Verstärkern.
So ich hab jetzt mal ein bischen von dir abgekupfert. Ich hoffe das ist OK? So wie ich das verstehe verwendest du einen Delta-Sigma Modulator oder? Habe jetzt eine Totzeit eingebaut. Hast du eine Idee, wie ich den Hi Pegel halten kann wenn die Brücke überlastet ist? Sonst schwingt der ja immer zwischen Kurzschluss und Abschalten hin und her solange der Kurzschluss nicht behoben ist.
Max W. schrieb: > Ich hoffe das ist OK? Persönlich habe ich kein Problem damit, doch würde ich von der Nachahmung abraten - es gibt deutlich bessere Konzepte. Max W. schrieb: > So wie ich das verstehe verwendest du einen Delta-Sigma Modulator > oder? Darüber bin ich mir selbst nicht so ganz im Klaren - es ist jedenfalls etwas so ähnlich. Zentral ist der Filter aus R3,C4 und IC2B. Dieser begrenzt die die minimale Pulslänge. Und sorgt für eine mäßige Schaltfrequenz (knap 500kHz) Max W. schrieb: > Hast du eine Idee, wie ich den > Hi Pegel halten kann wenn die Brücke überlastet ist? Häng' einen Transistor an den Ausgang, der im Fehlerfall R23 kurzschließt. (ggf noch mit RC-Glied, damit's nicht zu empfindlich wird). Simulieren hilft. Was ist eigentlich der Sinn von R{5,6,18...}? Die verschleifen dir nur unnötigerweise die Flanken und machen das Timing wackliger.
Das ist ne Idee :D Die Widerstände dachte ich sind zur Strombegrenzung. Wenns bei dir auch ohne geht, dann lass ich die weg. Ich simulier das mal. Was wären denn die besseren Konzepte?
Max W. schrieb: > Was wären denn die besseren Konzepte? Self oscillating digital feedback amplifier, bzw. hysterese richtig gemacht (mit rückkopplung) - klar, meine Schaltung funktioniert - mit 3% Klirrfaktor eben.
Tach Max, Mein Favorit ist immer noch Dreieck Refernz PWM. Ich mache das immer mit einem LM393/339 der pro Kanal zwei Komperatoren belegt. Das Dreieck geht jeweils auf einen invertierenden und einen nicht invertierenden Eingang und auf den jeweils anderen das Audiosignal. Damit hast du das Problem mit den Laufzeitunterschieden beim invertierten Singal auch aus der Welt. Der onboard shunt ist eine fixe Idee die ich auch bei meinem Projekt gewählt habe. Willst du die Platine selber ätzen? Dann solltest du auf jeden Fall den Verstäkungsfaktor noch einstellbar machen, denn selbst bei Maschinell gefertigten Platinen hast du noch einen Fertigungsfehler von +-10% beim Widerstand. Außderdem willst du da auf 13A begrenzen? Vorverstärkung ca. 19 Referenz des Komperators 2,5V entspricht 0,13V am shunt also 13A. Oder sehe ich da was falsch? Du musst auf jeden Fall bedenken, dass da erhebliche Verlustleitungen auf der Leitung abfallen. Bei meiner Endtsufe verwende ich 4mm Leiterbahnen und die erwärmen sich bei 13,5A schon um 80°! Außerdem simmuliere ich mir da für den Ausgangfilter eine Grenzfrequenz von ca. 100kHz. Gewollt? Thor
Wie erzeugst du dein Dreieck?? War bisher von den ganzen Schaltungen noch nicht so überzeugt. Ja 13A weil der für den mobilen Einsatz sein soll und da dachte ich ich mach ihn 1ohm stabil. Bei 4mm müsste die Bahn schon 8cm lang werden. Na gut muss ich sehen wie ich das hin bekomme. Das Layout möchte ich selber ätzen. Da aber alles SMD werden soll muss ich wohl mal bei der FH Fragen, weil ich nicht 3 Platinen verätzen will. Der Ausgangsfilter ist aus der PDF fürs Ausgangsfilter Design von IRF entnommen. Muss ich dann nochmal nach rechnen, in der PDF stand was von 37kHz.
> Wie erzeugst du dein Dreieck?? War bisher von den ganzen Schaltungen > noch nicht so überzeugt. Mhh, dass ist der kritische Teil. Um so besser das Dreieck um so besser der Klang, grob gesagt. Hat das Dreieck einen Knick gibt es Verzerrungen und die spiegeln sich im THD wieder. Ich habe jetzt mal einen standard Ansatz aus Schmitt trigger und Integrator mit schnellen OpAmps gewählt(OPA2350 hat den Vorteil das es ihn beim R gibt;). Praxis Test steht noch aus. Aber schon mit einem TL074 sieht das Signal bei 200kHz und 1V Amplitude nicht so dramatisch aus. Natürlich von HiFi keine Rede. > Ja 13A weil der für den mobilen Einsatz sein soll und da dachte ich ich > mach ihn 1ohm stabil. Hui, ja OK machbar. Viel Spaß;) > Der Ausgangsfilter ist aus der PDF fürs Ausgangsfilter Design von IRF > entnommen. Muss ich dann nochmal nach rechnen, in der PDF stand was von > 37kHz. Wie gesagt, dass ist der Teil bei dem ich mich vertan haben könnte. Wäre gut wenn das noch jemand anderes bestätigen würde. Aber meinem Verständnis nach würde ich die Grenzfrequenz möglichst nah an 20kHz legen. Der Phasenversatz ist ohne Rückkopplung egal. Thor
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Hier noch die wichtigen Seiten aus meinem aktuellen Projekt. Thor
Du hast also schon öfter Class D's nach diesem Konzept gebaut? Wie sieht das bei dir mit dem Klirr aus? Ist der hörbar? @Lukas hast du die 3% nur gemessen oder hört man die auch?
Max W. schrieb: > Lukas hast du die 3% nur > gemessen oder hört man die auch? Die hatte ich mal gemessen, hörbar ist nichts nennenswert.
Wenn es nicht hörbar ist soll es mich nicht Stören, Hauptsachen akzeptabler Klang, Laut und effizient. Ich denke ich bau deinen PWM Generator nach, der ist getestet und sieht Störunanfälliger aus als so ein OPAMP Oszillator, der bei mir in der Simulation immer nicht richtig funktioniert. Hier noch die PDF aus der ich meinen Filter habe http://www.ti.com/lit/an/sloa119a/sloa119a.pdf. Was sagt ihr dazu?
Max W. schrieb: > Was sagt ihr dazu? Simulieren ;) Den Filter zu meinem Amp hatte ich ohne groß nachzundenken nach einer appnote von National dimensioniert, einmal simuliert und aufgebaut. http://www.national.com/assets/en/appnotes/ClassDAmplifierFAQ.pdf
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So ich habe jetzt mal einen Filter mit 35khz Cuttoff-Frequenz, den Filter des CarrotAMPs und den Filter von TI bzw. den den ich im Schaltplan habe simuliert. Bei den ersten Beiden fällt mir auf, dass bei 10khz schon eine Dämpfung von ungefähr 3dB auftritt. Also sind diese Töne nurnoch halb so laut. Beim Letzten jedoch tritt bei 20khz gerade mal eine 1dB Dämpfung auf. Demzufolge müsste der von TI doch besser sein oder?
Antwortet mir hier keiner mehr? :-( Habe den Schaltplan nochmal aktualisiert. Seht ihr noch Fehler? Die Überstromabschaltung greift jetzt schon bei unter 2 Ohm Last, weil mir bei mehr Strom die MOSFET's abbrennen würden. Ist die Methode mit der ich den Anfangszustand des FlipFlops bestimme so OK? Habe nicht viel darüber im Internet gefunden.
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