Hallo zusammen, ich habe mich in letzter Zeit etwas mit dem Thema befasst bzw. bin damit in Kontakt gekommen. Es geht mir simpel gesagt um eine AC-Quelle.^ (nur linear!, also keine getaktete Quelle) Die mir soweit geläufigste Art wäre eine Gegentaktendstufe mit entsprechender Ansteuerung. Kommt so ja auch in den meisten Audio-Verstärkern etc. zum Einsatz. Nun findet man das aber nur sehr begrenzt im Sinne der Spannung. Alle Quellen, die ich bisher zu Gesicht bekam im höheren Spannungsbereich (300-500V) waren nur noch aus N-Mosfets aufgebaut. Das senkt ja aber den Wirkungsgrad im Gegensatz zur Gegentakt-Endstufe erheblich, oder? Soweit ich das nun herausfinden konnte, liegt der Grund wohl an nicht verfügbaren PNP-Transistoren, die mit diesen hohen Spannungen arbeiten können. Wo liegt hier der Grund? Gibt es das tatsächlich nicht? Gibt es andere Arten, die Endstufen effizienter zu machen bei Spannungen(Ausgang) im Bereich bis mind. 700V AC ? Als ich vor kurzem eine 700V AC Quelle in den Fingern hatte, wunderte ich mich sehr über die Größe, bei recht geringer Leistung. Das Ganze ist eher Interessehalber, würde mich daher sehr über Erklärungen oder Denkanstöße freuen :)
bastler schrieb: > Alle Quellen, die ich bisher zu Gesicht bekam im höheren > Spannungsbereich (300-500V) waren nur noch aus N-Mosfets aufgebaut. AC - Quellen? Als "Klasse A"? Das glaube ich einfach nicht. Bitte nenne / verlinke Beispiele. bastler schrieb: > Das senkt ja aber den Wirkungsgrad im Gegensatz > zur Gegentakt-Endstufe erheblich, oder? Das würde es, ja. bastler schrieb: > Soweit ich das nun herausfinden konnte, liegt der Grund wohl an nicht > verfügbaren PNP-Transistoren, die mit diesen hohen Spannungen arbeiten > können. Wo liegt hier der Grund? Gibt es das tatsächlich nicht? Doch, es gibt Hochvolt-PNP-BJTs und -P-Channel-FETs bis hin zu recht hohen Spannungen, aber... erst mal vorige Fragen beantworten, bitte. bastler schrieb: > Als ich vor kurzem eine 700V AC Quelle in den Fingern hatte, wunderte > ich mich sehr über die Größe, bei recht geringer Leistung. Und das, obwohl das wahrscheinlich keine "Lineare" AC-Quelle war... was genau war es denn, bitte? bastler schrieb: > Gibt es andere Arten, die Endstufen effizienter zu machen bei > Spannungen(Ausgang) im Bereich bis mind. 700V AC ? Niedrige Spannung mit niederohmigen LV-FETs erzeugt, mit Transformator hochgesetzt + meist Filter. bastler schrieb: > Das Ganze ist eher Interessehalber, würde mich daher sehr über > Erklärungen oder Denkanstöße freuen :) In welche Richtung? Bitte konkretere Fragen, sonst würde das eine mehrseitige "Erörterung" aller Möglichkeiten für verschiedene Anforderungen (einzig fest: "...bis 700VAC") bis ins Detail, das ist etwas viel? :-)
bastler schrieb: > Nun findet man das aber nur sehr begrenzt im Sinne der Spannung. Der Satz ist unverständlich. bastler schrieb: > Alle Quellen, die ich bisher zu Gesicht bekam im höheren > Spannungsbereich (300-500V) waren nur noch aus N-Mosfets aufgebaut. Welche Quellen? DC zu AC Spannungsquellen, also Wechselrichter? bastler schrieb: > Das > senkt ja aber den Wirkungsgrad im Gegensatz zur Gegentakt-Endstufe > erheblich, oder? Der n-Mosfet senkt auch den Wirkungsgrad im Gegensatz zum butterlosen Butterbrot. Zusammenhang völlig unverständlich! bastler schrieb: > Soweit ich das nun herausfinden konnte, liegt der Grund wohl an nicht > verfügbaren PNP-Transistoren, die mit diesen hohen Spannungen arbeiten > können. BJTs mit hohen Vcemax ratings gibt es. Daran wird es (was auch immer "es" eigentlich ist) nicht liegen. bastler schrieb: > Gibt es andere Arten, die Endstufen effizienter zu machen bei > Spannungen(Ausgang) im Bereich bis mind. 700V AC ? Sinn und Zweck der Übung? bastler schrieb: > Als ich vor kurzem eine 700V AC Quelle in den Fingern hatte, wunderte > ich mich sehr über die Größe, bei recht geringer Leistung. Die große oder kleine Größe?
Das war eigentlich Ernst gemeint, schade dass hier gleich alles ins Lächerliche gezogen wird. Hersteller und Modell kenne ich nicht. Das Gerät war 4HE groß, geschätzt mindestens 30kg schwer. War ein Neugerät aus deutscher Produktion. (also nicht veraltetes etc.) Leistungsdaten waren 300VAC 5A max. 500W Eingang normal 1Phase 230V AC. Verbaut waren ein Trafo mit 1,6kW, sowie eine Endstufe auf großen Kühlkörpern mit ~20-30 N-Mosfets. Der Aufbau (linear) wurde gerade als Qualitätsmerkmal angegeben. (Getaktete Stufen könnten nie einen so sauberen Sinus am Ausgang haben...) Ein Beispiel wäre wohl zB. folgendes: http://www.schulz-electronic.de/Produktgruppe/AC-AC/1-Phasen-AC-Quelle.html Das ist nicht das Gerät, dass ich vor mir hatte. Ist der erstbeste Link aus Google, scheint wohl aber so grob auch so zu sein.
bastler schrieb: > Das war eigentlich Ernst gemeint, schade dass hier gleich alles > ins > Lächerliche gezogen wird. Deine Interpretation. bastler schrieb: > 4HE Höheneinheiten? bastler schrieb: > (Getaktete Stufen könnten nie einen so sauberen Sinus am Ausgang > haben...) ...aber dem beliebig nahe kommen.
> Getaktete Stufen könnten nie einen so sauberen Sinus am Ausgang
haben...
Abgesehen davon, dass wir keine Ahnung vom Frequenzbereich haben..
koennen sie das bei niederen Frequenzen schon.
Eine Gegentakt Endstufe ist nun mal keine geschaltete Endstufe, muss
also die Spannung, die nicht benoetigt wird verheizen. Plus noch etwas
Headroom. Das ist dann auch gleich der Wirkungsgrad.
Bei solchen generellen Verstaerkern muss man auch beachten, dass sie
Blindleistung liefern koennen muessen, welche als Waerme abgegeben wird.
Was soll's denn werden ?
Ich will nicht wirklich eine Endstufe bauen, mich interessiert nur, warum man das so macht. Für mich galt eine Klasse-A Endstufe bis dato als ausgestorben, da vom Wirkungsgrad her nicht vertretbar. Scheinbar werden diese ja aber noch genau so gebaut und verwendet... (und nichtmal billig) Ja, 4HE sind 4 Höheneinheiten, dachte das sollte klar sein. Die Quelle machte, wenn ich mich recht erinnere 400Hz. War verstellbar zwischen Rechteck, Sinus, Dreieck und DC.
bastler schrieb: > Für mich galt eine Klasse-A Endstufe bis dato als ausgestorben, da vom > Wirkungsgrad her nicht vertretbar. Scheinbar werden diese ja aber noch > genau so gebaut und verwendet... (und nichtmal billig) Gegentakt != Class A!
bastler schrieb: > Das war eigentlich Ernst gemeint, schade dass hier gleich alles ins > Lächerliche gezogen wird. Aus dem Eröffnungspost ging überhaupt nicht hervor, worum es dir geht. Welchem Zweck bspw. die "AC-Quelle" dienen soll. Daß du dann noch unter dem Nick "bastler" postest, macht die Sache nicht besser. > Das Gerät war 4HE groß, geschätzt mindestens 30kg schwer. > War ein Neugerät aus deutscher Produktion. (also nicht veraltetes etc.) > Leistungsdaten waren 300VAC 5A max. 500W > Eingang normal 1Phase 230V AC. > > Verbaut waren ein Trafo mit 1,6kW, sowie eine Endstufe auf großen > Kühlkörpern mit ~20-30 N-Mosfets. > > Der Aufbau (linear) wurde gerade als Qualitätsmerkmal angegeben. Mir ist nicht recht klar, wozu man so ein Gerät brauchen sollte. Klar, zum Messen braucht man einen sauberen Sinus. Aber wozu dann so viel Leistung? Oder man braucht einstellbare Spannung bei ordentlich Leistung. Dann tut es i.d.R. ein Trennstelltrafo. Und was ist jetzt eigentlich nochmal die Frage? Wie man so etwas baut? Na genauso wie eine NF-Endstufe. Nur halt mit deutlich spannungsfesteren Transistoren (oder MOSFET) und entsprechend fetteren Kühlkörpern. Selbstverständlich kann man das mit Transistoren (oder MOSFET) nur eines Leitfähigkeitstyps bauen. Das hat keinen Einfluß auf den Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad einer linearen Lösung ist prinzipbedingt schlecht. EIne schaltende Lösung kann durchaus einen sauberen Sinus liefern. Ist alles eine Frage des (Filter-)Aufwands, den man treiben will und wie man den Aufwand für Filterung einerseits und den Aufwand für Kühlung andererseits gewichtet.
Für Messzwecke gibts natürlich solche Class-B Endstufen (oder Class AB) und manchmal (allerdings selten) braucht man sowas auch. Aber im Allgemeinen möchte man ja nicht die Hälfte der Ausgangsleistung in Wärme umwandeln und auch nicht soviel Material in Kühlkörper und anderes thermales Management investieren, vom Energieverbrauch und den entsprechenden Netzteilen mal ganz zu schweigen. Die meisten von uns takten deswegen und nehmen dafür dann moderne IGBTs, wenns um hohe Spannungen geht oder auch MOSFet. Genau dafür sind die Dinger entwickelt worden. Einen Sinuswechselrichter mit 2kW in Class AB möchtest du nicht wirklich - weder tragen noch aufstellen.
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bastler schrieb: > Ein Beispiel wäre wohl zB. folgendes: > http://www.schulz-electronic.de/Produktgruppe/AC-AC/1-Phasen-AC-Quelle.html Wer solche, doch eher sehr spezielle, Geräte braucht, dem kommt es wohl normalerweise nicht auf ein paar Cent für den Strom an. Ein Standard-AB-Verstärker hat einen Wirkungsgrad von etwa 70%. Das ist ziemlich unabhängig davon, welche Transistoren verwendet werden oder wie hoch die Betriebsspannung ist. Will man wegen besonders geringen Verzerrungen auf A-Betrieb übergehen, sinkt der Wirkungsgrad auf unter 50%. Diese Werte gelten natürlich nur für Vollaussteuerung. Bei geringerer Aussteuerung sinkt natürlich auch der Wirkungsgrad.
Harald W. schrieb: > Ein Standard-AB-Verstärker hat einen Wirkungsgrad von etwa 70%. Theoretischer Maximalwirkungsgrad von B mit einem Sinussignal ist 70,7%, ja. Ohne Ruhestrom und ohne Sättigungsspannung der Endstufentransistoren. Nicht ganz was ich unter "Standard" verstehe.
THOR (Gast) schrieb: > Theoretischer Maximalwirkungsgrad von B mit einem Sinussignal ist 70,7%, > ja. Ohne Ruhestrom und ohne Sättigungsspannung der > Endstufentransistoren. Nein, sondern Pi/4≈78,5%.
Elektrofan schrieb: > THOR (Gast) schrieb: >> Theoretischer Maximalwirkungsgrad von B mit einem Sinussignal ist 70,7%, >> ja. Ohne Ruhestrom und ohne Sättigungsspannung der >> Endstufentransistoren. > > Nein, sondern Pi/4≈78,5%. Effektivwert von nem Sinus ist 0,707xxxx, wie kommst du auf dein Ergebnis?
Der Wirkungsgrad ist eben nicht der reziproke Scheitelfaktor. Zum Ausrechnen kann man z.B. über eine (oder eine halbe) Periode integrieren. S.a. unter "Klasse-B-Verstärker (Class B)" in: https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1501211.htm
Naja. Das Integral ueber eine Halbwelle Speisung ist Pi, das Integral ueber eine Halbwelle Sinus ist 2. Daher ist das Verhaeltnis Sinus/Speisung = 2/pi = 63.6%. Das wird's aber nicht sein, denn wir haben ja eine Last. zB einen Widerstand. Dann muessen wir den Strom beruecksichtigen. Also sqr(1-sin) ueber eine Halbwelle.
Elektrofan schrieb: > https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1501211.htm Da steht 78%, aber ohne Begründung. Wertlos. https://www.wolframalpha.com/input/?i=integrate+y+%3D+sin(x)+from+0+to+pi Integral ergibt 2, geteilt durch Periodendauer pi ergibt 63,7%. War es das, was du meintest?
> Das wird's aber nicht sein, denn wir > haben ja eine Last. Die mittlere abgebene Leistung dividiert durch die mittlere aufgenommene Leistung ist der Wirkungsgrad. Man kann/muss also, z.B. über eine halbe Periode, beide Leistungen integrieren.
bastler schrieb: > waren nur noch aus N-Mosfets aufgebaut. Das senkt ja aber den > Wirkungsgrad im Gegensatz zur Gegentakt-Endstufe erheblich, oder? Nein, ein MOSFET liefert (bei gleicher Versogungsspannung) etwa 4V weniger als ein BJT Verstärker, gerade bei hohen Spannungen fällt das also gar nicht auf. > Soweit ich das nun herausfinden konnte, liegt der Grund wohl an nicht > verfügbaren PNP-Transistoren, die mit diesen hohen Spannungen arbeiten > können. Wo liegt hier der Grund? Gibt es das tatsächlich nicht? Schon mal gesucht ? 2SB832 (900V Sony) 2SA1967/2SA1968 (900V Sanyo) 2SA1831 (800V Sanyo) 2SA1379/2SA1807/2SA1413Z/2SA1486/2SA1627 (600V) STN9260/STN9360 (600V SOT223) PBHV3160 (600V SC73) 2SA1807 (600V TO252) Für +/-440V reicht es also. Klar, NPN geht bis 2000V, also +/-1000V > Gibt es andere Arten, die Endstufen effizienter zu machen bei > Spannungen(Ausgang) im Bereich bis mind. 700V AC ? Man fragt wohl nicht wirklich nach Effizieinz, wenn man Class AB Endstufen aufbauen will. Es gibt immer den Weg, mehrere Transistoren in Reihe zu schalten und die Spannung auf sie gleichmässig zu verteilen. Klar wird der Aufwand höher, aber mehrere Transistoren braucht man meistens sowieso um die Verlustwärme loszuwerden, und ob man die nun parallel oder in Reihe baut ist dann nicht mehr sooo unterschiedlich. > Als ich vor kurzem eine 700V AC Quelle in den Fingern hatte, wunderte > ich mich sehr über die Größe, bei recht geringer Leistung. Leistung in Watt oder Leistung in Ampere ?
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@THOR (Gast): > Integral ergibt 2, geteilt durch Periodendauer pi ergibt 63,7%. War es > das, was du meintest? Nein. - Auf den theoretisch maximalen Wirkungsgrad kommt man, wie gesagt, z.B. durch Integrieren. Man es auch anschaulich erklären. Im Bild http://www.it.fht-esslingen.de/~heinisch/javabuch/auflage3/Aufgaben/05_2_Instanzmethoden/05_2_Aufgabe3-Dateien/image002.gif hat man einen Inkreis in einem Quadrat. Betrachtet man alles oberhalb der x-Achse, entspricht der graue Halbkreis dem, was ein idealer B-Gegentaktverstärker bei Vollaussteuerung an die Last bei einer Halbschwingung liefert. Das, was ausserhalb dieses Halbkreises, aber innerhalb des halben Quadrats liegt, fällt als Verlustleistung an dem betreffenden Endstufenzweig ab. (Der Strom geht natürlich komplett durch die Last.) => Bei reeller Last hat man η= Pi/4≈78,5%.
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