Tach allerseits! Ich arbeite momentan an einem Ausgangsfilter für meine Digitalendstufe. Das Problem gestaltet sich folgendermaßen: Verwende ich keinen Filter fängt der eine oder andere Lautsprecher das glühen an. Verwende ich einen LC Tiefpass kocht dies mal die Spule des Tiefpass. Das Verhalten ist für mich nur dadurch zu erklären, dass der Kondensator für die HF Anteile sehr niederohmig wird und da die Schaltfrequenz der Endstufe auch nach der Spule nicht 0 ist wird dieser Teil eben einen Leckstrom verursachen. An dem Kondensator kann keinen Leistung abfallen, da sein Strom 90° zur Spannung gedreht ist. Daher badet es dann die Spule aus. Oder liegt es einfach daran, dass das Kernmaterial zu träge ist? Die große Frage ist nun, wie lässt sich das umgehen/reduzieren? Thor
Auf jeden Fall aber da wird das Thema, das ich hier anspreche, gewissenhaft außen vor gelassen. Zumindest bei allem was ich bisher gefunden habe. Thor
Alex S. schrieb: > meine Digitalendstufe. Wie sieht die denn aus? Warum hast du Probleme, die sonst keiner hat?
Bei den Class-D IC's (zB TPA3106) mit denen ich arbeite dient der RC-Filter "nur" dazu die EMV Verträglichkeit zu verbessern und die Effizienz etwas zu steigern. Ein Betrieb wäre auch ohne möglich, da ein normaler Lautsprecher über eine ausreichend hohe Induktivität verfügt um bei den hochfrequenten Signalanteilen hochohmig zu sein. So geraten würde ich sagen deine Schaltung schwingt am Ausgang noch undefiniert, eine Analyse mit einem KO würde Aufschluss geben. Grüsse Martin
Alex S. schrieb: > Das Verhalten ist für mich nur dadurch zu erklären, dass der Kondensator > > für die HF Anteile sehr niederohmig wird und da die Schaltfrequenz der > > Endstufe auch nach der Spule nicht 0 ist wird dieser Teil eben einen > > Leckstrom verursachen. An dem Kondensator kann keinen Leistung abfallen, > > da sein Strom 90° zur Spannung gedreht ist. Daher badet es dann die > > Spule aus. Zunächst mal darf das LC Filter ( welches im unbelasteten Falle einen Reihenschwingkreis nach Masse darstellen würde ) keine Resonanz auf der Schaltfreqenz haben. Dann bildet der Reihenschwingkreis einen Kurzschluss. Ein Filter zweiter Ordnung reicht allenfalls dann aus, wenn die Schaltfrequenz der Endstufe um mehrere Zehnerpotenzen größer ist, als die höchste zu übertragene Frequenz. Der Tiefpass sollte mit seiner höchsten Grenzfrequenz ein wenig über der maximal zu übertragene Frequenz liegen. Dann liegt auch die Resonanzfrequenz entsprechend tief und weit genug von der Schaltfrequenz weg. Die Filtercharakteristik sollte maximal Butterworth haben, keinesfalls Tchebychef. Sonst klingelt das Filter. Das heist es kommt zu hörbaren Ein und Ausschwingvorgängen. Das Kernmaterial darf nicht in die Sättigung gehen. Luftspulen würde ich vorziehen, wenn möglich. Die Schaltfrequenz muss auch im Leerlauf hinter dem Tiefpass um mindestens 60-80db unterdrückt sein. Ralph Berres
@ Lothar Miller > Wie sieht die denn aus? Ein sehr simples diskretes design: Dreieckgenerator, Komperator + Vollbrücke. Keine Rückkopplung. Versorgung 40V. 220kHz Schaltfrequenz. Schaltplan kommt gleich nach. > Warum hast du Probleme, die sonst keiner hat? Tja, eine Frgae, die es zu klären gilt. @Martin Haag > Ein Betrieb wäre auch ohne möglich, da ein normaler Lautsprecher über > eine ausreichend hohe Induktivität verfügt um bei den hochfrequenten > Signalanteilen hochohmig zu sein. Diese Endstufen arbeiten mit gleichphasigen Halbbrücken. Das ist tatsächlich die bessere Lösung. Ich muss nur ehrlich sagen, dass ich das nicht störungsfrei hinbekommen habe. Entsprechend ist nicht jeder Lautsprecher hochimpedant genug um 40V Rechteck verkraften zu können. > So geraten würde ich sagen deine Schaltung schwingt am Ausgang noch > undefiniert Das tut sie glücklicherweise nicht. > eine Analyse mit einem KO würde Aufschluss geben. Was ist ein KO? @Ralph Berres > Zunächst mal darf das LC Filter keine Resonanz auf der Schaltfreqenz haben. Check. > Ein Filter zweiter Ordnung reicht allenfalls dann aus, wenn die > Schaltfrequenz der Endstufe um mehrere Zehnerpotenzen größer ist, als > die höchste zu übertragene Frequenz. Naja, check. Eine Dekade sollte für genügend Dämpfung sorgen, oder liege ich da komplett daneben? > Der Tiefpass sollte mit seiner höchsten Grenzfrequenz ein wenig über der > maximal zu übertragene Frequenz liegen. Check. > Die Filtercharakteristik sollte maximal Butterworth haben, keinesfalls > Tchebychef. Check. > Das Kernmaterial darf nicht in die Sättigung gehen. Luftspulen würde ich > vorziehen, wenn möglich. OK, das ist ein Vorschlag. Problem ist dann halt, dass man einen Wahnsinns LW Sender gebaut hat. Deshalb bevorzuge ich doch lieber Ringkerne. > Die Schaltfrequenz muss auch im Leerlauf hinter dem Tiefpass um > mindestens 60-80db unterdrückt sein. Mhh?? Thor
Alex S. schrieb: > Komperator Meinst du einen Komp-a-rator? > Was ist ein KO? Frag einen Boxer. Oder nimm einen "Kathodenstrahloszillosgraphen"... Hast du so ein Ding zur Hand? Alex S. schrieb: > Schaltplan kommt gleich nach. Und am besten gleich ein brauchbares, nicht allzu großes Foto vom Aufbau.
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> Meinst du einen Komp-a-rator? ;) > Frag einen Boxer. Oder nimm einen "Kathodenstrahloszillosgraphen"... > Hast du so ein ding zur Hand? Ahh, OK. Das war wohl ein Generationsproblem. Ich habe hier ein 100MSmps DSO. > Und am besten gleich ein brauchbares, nicht allzu großes Foto vom > Aufbau. Check. Ich wollte hier jetzt kein zig MB Foto hochladen. Fals man nicht erkennen kann was du sehen möchtest muss ich halt ein entsprechenden Ausschnitt nachliefern. (vorab: ewig viel schärfer ist das Foto aber auch nicht) Ach ja, der Ausgangsfilter ist natürlich im Schaltplan nicht ernstzunehmen, da ja zur Diskussion. Thor
Alex S. schrieb: > Eine Dekade sollte für genügend Dämpfung sorgen, oder liege > > ich da komplett daneben? Eine Dekade sind bei einem Tiefpass 2ter Ordnung 40db Dämpfung. Ob das ausreicht? Eventuell müsstest du einen Tiefpass 4ter Ordnung oder höher aufbauen. Ralph Berres
Martin Haag schrieb: > ... Ein Betrieb wäre auch ohne möglich, da ein > normaler Lautsprecher über eine ausreichend hohe Induktivität verfügt um > bei den hochfrequenten Signalanteilen hochohmig zu sein. Das ist dann aber eine stark verlustbehaftete Induktivität, die sich, wie ja auch beobachtet wurde, ohne Filter stark erwärmt.
Bist Du sicher das Du keinen Gleichanteil auf dem System hast? Der kann durch Laufzeitunterschiede im PWM Zweig schnell mal entstehen. Du kannst ja mal Messen was am R13 abgeht und das Bild hier einstellen. Viel Erfolg Hauspapa
Was hast du genau für einen Ringkern in deiner Drossel verbaut? Die Gelb-Weißen aus PC-Netzteilen sind ungeeignet, da das Kernmaterial ab etwa 50kHz zuviel Verluste erzeugt. Ringkerne mit Material 18 (Grün-Rot) sind besser geeignet, die werden bei 250kHz grade lauwarm. Da du eine Vollbrücke verwendest, solltest du auch auf beiden Seiten einen LC-Tiefpass verwenden. Ich habe kürzlich selbst einen Class-D Verstärker gebaut, der sich durchaus sehen/hören lassen kann. Baudoku gibts hier: http://www.fingers-wiki.de/class-d_verstaerker
Ich bin mir nicht so sicher, ob es gut ist, zwei OP (IC1) parallel zu schalten... Alex S. schrieb: > Verwende ich keinen Filter fängt der eine oder andere Lautsprecher das > glühen an. Mir fehlt an deinem Konzept das Fehlen jedweder Regelung. Schon der kleinste Spannungsdrift führt zu einem DC-Strom im Ausgang...
>Ahh, OK. Das war wohl ein Generationsproblem. Ich habe hier ein 100MSmps >DSO. Ich hoffe nicht, ich bin 31 jahre jung :) > ... Ein Betrieb wäre auch ohne möglich, da ein > normaler Lautsprecher über eine ausreichend hohe Induktivität verfügt um > bei den hochfrequenten Signalanteilen hochohmig zu sein. >Das ist dann aber eine stark verlustbehaftete Induktivität, die sich, >wie ja auch beobachtet wurde, ohne Filter stark erwärmt. Also wenn ich kurz nachrechne komme ich auf 1,5W bei vollen 40V@220kHz bei 0.75mH (SPH-176 von Monacor) wenn man da nicht gerade Kopfhöhrer anhängt sollte nichts glühen. Oder habe ich da was falsch verstanden? Wenn ich die Fotos so anschaue werde ich nicht ganz schlau. Aber ein Filter für deine Anwendung muss aus dem Bauch geschätzt wohl etwa 10W vertragen und möglichst kurz hinter den Leistungstransistoren sitzen (<20mm und eine geeignete Geometrie aufweisen).
Habe hier gerade einen 'Super Audio" Class D Amp CRA-CX3 von Denon zur Reparatur. Ich kann da gerne mal die Filter fotografieren. Handelt sich um Ringkerne mit ca. 25 mm Durchmesser. Bewickelt mit ungefähr 60-80 Windungen CuL 1,5mm² Danach kommt ein C mit 220n gegen Masse und noch eine Kombination von 220n, NTC mit 8R und Betonwiderstand 8R2/10 Watt. Alles in Reihe und gegen Masse. Ahh, habe ein Bild gefunden. Die Bauteile nördlich des Kühlkörpers sind das Filter: http://www.auditorium.de/HiFi-Sortiment/Quellgeraete/Receiver/Stereo/DRA-CX3-silber-Garantie-2-1.html Direkt an den Lautsprecherklemmen sind noch 10n rangeklatscht.
@Hauspapa Ja, ohne Gegenkopplung ist das schon ein wenig heikel aber einmal eingestellt hatte ich bisher keine Probleme mehr. @sascha > Was hast du genau für einen Ringkern in deiner Drossel verbaut? Die > Gelb-Weißen aus PC-Netzteilen sind ungeeignet, da das Kernmaterial ab > etwa 50kHz zuviel Verluste erzeugt. Ich verwende zwei verschiedene Drosseln. Die eine Rinkerndrossel ist tatsächlich gelb -.- Die anderen sind PISR Ferrit Drosseln mit einem SRF bei 10MHz. > Ich habe kürzlich selbst einen Class-D Verstärker gebaut, der sich > durchaus sehen/hören lassen kann. Hübsch! Netter kleiner Brocken. Aber der NE555 stört mich ehrlich gesagt;) > Also wenn ich kurz nachrechne komme ich auf 1,5W bei vollen 40V@220kHz > bei 0.75mH (SPH-176 von Monacor) wenn man da nicht gerade Kopfhöhrer > anhängt sollte nichts glühen. Oder habe ich da was falsch verstanden? Ja, leider schon. Rechne noch mal mit Ummagnetisierungsverlusten und sag bescheid, wenn du fertig bist. Ich wüsste das genaue Ergebniss auch gerne;) Das einzige was ich hierzu sagen kann ist, dass der eine oder andere Lautsprecher das Kochen anfängt und so heiß wie die Magneten werden kann die Hitze unmöglich von der Schwingspule ausgehen. Die wäre längst abgebrannt. Thor
> Hübsch! Netter kleiner Brocken. Aber der > NE555 stört mich ehrlich gesagt;) Erzeugt aber ein astreines Dreieck, mit der Komparator+Integrator-Lösung habe ich wesentlich schlechtere Ergebnisse erzielt. Nur weil er 40 Jahre alt ist, heißt das nicht dass er schlecht ist :-) Wenn man genau hinsieht, gibts ne kleine Delle an den Spitzen, soll wohl an der CB-Kapazität der Transistoren liegen.
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Ja, schlecht ist es wirklich nicht. Aber man hat deutliche Linearitätsfehler ein ganzes Stück lang hinter den Extrema. Man muss halt etwas schnellere/teurere Opamps verwenden. OPA2350 ist da völlig ausreichend und gibts bei Reichelt. Das Ergebnis ist nahezu perfekt und die Runden Ecken ließen sich mit noch schnelleren Opamps noch weiter reduzieren. Aber weniger als 1% Amplitudenverlust hat mir dann doch gereicht. Thor
Naja OPs für 2,50€ verbauen ist die eine Sache, als Signalsplitter einen schnarchlangsamen LM339 nehmen die andere ;-)
> Naja OPs für 2,50€ verbauen ist die eine Sache, als Signalsplitter einen > schnarchlangsamen LM339 nehmen die andere ;-) Den propdelay kann man aber einfach ausbalancieren ;) Aber du hast schon recht der Komparator ist derzeit das schwächste Glied in dem design. Es ist nur leider gar nicht so einfach an gute Komparator zu bekommen. Der LM311 war mir dann irgendwie nicht überzeugend genug. Ob ich jetzt 200ns oder 1,3µs ausbalancieren muss war mir dann egal, denn machen muss ich es sowieso. Überzeugend wäre ein schneller 4x Komp mit Komplementärausgängen. Aber sowas gibts nur von Maxim und National und vor allem nicht in leicht beschaffbar. Ich hätte aber noch eine eher theoretische Frage bezüglich des Tiefpass. Also back to topic: Wenn ich dieses Filter simuliere(LTspice) wird mir geplottet, dass bei 200kHz ein Strom von 172mA durch den Kondensator fließt. Die Frage ist ob dieser Strom auch ein Effektivstrom ist und entsprechend auch durch die Endstufe fließt. Das sind nicht ganz unerhebliche Verluste, die sich dann ergeben. Thor
Zum Komparator: Wärs nicht sinnvoller einen einzelnen Komparator (wie bei mir einen LM311 oder noch schneller) zu nehmen und das Signal mit einem XOR-Gatter zu splitten? Lieber einen guten Komparator anstatt 4 Mittelmäßige. In einer von mir in der Baudoku verlinkten Appnote von IRF wird beschrieben, dass schon wenige ns überflüssige Deadtime die THD massiv verschlechtern. Und bei den Komparatoren wär ich nicht so sicher, dass das Signal immer gleichschnell durchläuft wie bei einem Logikgatter. Zum Filter: Das sollte Blindstrom sein und sollte afaik nur leichte Verluste im Wicklungsdraht der Spulen erzeugen.
sascha schrieb: > Zum Filter: Das sollte Blindstrom sein Es gibt keinen Blindstrom. Jeder Strom mit egal welcher Phasenlage wird eine reale Verlustleistung an einem Widerstand erzeugen... BTW: mir fehlen da Totzeiten beim Umschalten zwischen den "oberen" und "unteren" Transistoren.
Lothar Miller schrieb: > Es gibt keinen Blindstrom. Jeder Strom mit egal welcher Phasenlage wird > > eine reale Verlustleistung an einem Widerstand erzeugen... Blindstrom zeichnet sich dadurch aus, das es eine Phasenverschiebung von 90° zwischen Strom und Spannung gibt. Ergo entsteht auch keine Wirkleistung, da zu jedem Zeitpunkt das Produkt zwischen Strom und Spannung Null ist. Wenn man so will wird zu abwechselnden Zeitpunkten innerhalb einer Periode der Generator zum Verbraucher und der Verbraucher zum Generator und umgekehrt. Bei einen reinen Blindlast halten sich die beiden Zustände genau in der Waage. ABER sobald ein Wirkwiderstand ins Spiel kommt, ist die gesamte Phasenverschiebung auch nicht mehr 90° sondern abweichend. Und eben diese Abweichung ist es die dann auch Wirkstrom fließen läst. Und das ist dann der reale Verlustwiderstand am Widerstand. Erst bei Wirkleistung spielt der Generator eine längere Zeit Generator und eine kürzere Zeit Verbraucher. Ich weis das ist Korintenkackerei, aber man sollte sich den Zusammenhang von Blind und Wirkleistung mit der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung schon verinnerlichen, sonst tappt man mitunter böse in eine Falle. Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > Blindstrom zeichnet sich dadurch aus, das es eine Phasenverschiebung von > 90° zwischen Strom und Spannung gibt. Okokok, ich hatte meine Aussage zu knapp gehalten. Mich hatte diese Formulierung etwas gekitzelt: sascha schrieb: > Zum Filter: Das sollte Blindstrom sein und sollte afaik nur leichte > Verluste im Wicklungsdraht der Spulen erzeugen. Denn dieser Strom ist ja tatsächlich vorhanden (ungeachtet seiner Phasenlage zu irgendeiner Spannung) und er fließt auch von irgendwo nach irgendwo: Alex S. schrieb: > Die Frage ist ob dieser Strom auch ein Effektivstrom ist und > entsprechend auch durch die Endstufe fließt. Das sind nicht ganz > unerhebliche Verluste, die sich dann ergeben. Und daher wird er an jedem beteiligten Widerstand (und PN-Übergang) eine phasengleiche Spannung abfallen lassen und damit auch eine Wirkleistung anfallen... Ralph Berres schrieb: > Wenn man so will wird zu abwechselnden Zeitpunkten innerhalb einer > Periode der Generator zum Verbraucher und der Verbraucher zum Generator Und das ist dann auch der Trick: die Schaltung muss das aushalten können! Eine positive Spannung und ein "rückwärts" fließender Strom... :-o
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