Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Class D Amp. Schaltplan überprüfen


von Luca (256qam)


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Hallo an alle,

ich habe in letzter Zeit einen Schaltplan für eine Endstufe gebastelt.
Es handelt sich um einen Class D Verstärker der von 80 bis 120V arbeiten 
kann. Allerdings sind mir beim "entwerfen" schoneinmal fehler 
unterlaufen. Ich würde mich freuen wenn ein paar von euch sich den 
Schaltplan anschauen könnten und vielleicht ein paar Vorschläge haben 
oder vielleicht sogar Fehler finden. Es handelt sich um eine 
Feedbacktopologie die ich aus einem Rensas Papier entnommen habe (mit 
geringerer Betriebsspannung (etwa 24V)). Dabei wird eine H-Brücke über 2 
Mosfet Halbbrückentreiber gesteuert. Das Feedback erfolgt über einen 
Tiefpass und einem Differenzverstärker welches auf dem Error Amp 
zurückgekoppelt wird. (PI-Regler). Die Transistoren sollen den Tastgrad 
begrenzen damit der Bootstrap immer funktioniert. Die Schutzschaltungen 
auf der rechten Seite sollen ein Clip vom Signal vermeiden welches dem 
maximalen tastgrad (95 bzw. 5%) entspricht. Dafür wird ein Signal 
abgetastet. Da sich die Schaltung auch über eine Gleichspannungsquelle 
versogt werden soll, sind die Schutzschaltungen mit 
Operations/Instrumentenverstärkern ausgelegt. Die hohe 
Versorgungspannung soll über einen speziellen Buck-Converter erfolgen. 
Simuliert wurde der Regelkreis im groben. Leider musste ich ein paar 
Bauteile anpassen (weil nicht lieferbar). Falls Fragen sind oder 
verständnisprobleme (oder mehr Eckdaten) würde ich mich freuen wenn ihr 
diese einfach stellt damit ich sie beantworten kann. Mir geht es 
hauptsächlich erstmal um das Schematische bzw. die Topologie. Die 
Dimensionierung ist zweitrangig aber falls etwas aufällt gerne auch das. 
Vielen Dank!

von Max M. (Gast)


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Luca schrieb:
> Vorschläge

Wegwerfen, volldigital mit DSP bauen oder gleich einen der zahlreich 
vorhandenen Class-D Verstärker ICs verwenden.

Du hast da derart viel analoges Georgel drinnen, das Du durch die 
Schaltflanken extreme Störungen haben wirst.
Durch den diskreten Aufbau ist das Teil groß und sammelt wirklich alles 
an Störungen ein.
Das läuft vermutlich nie vernünftig.

120V?
Welche Leistung hast Du vor?

von Bernd G. (Gast)


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Denkst du tatsächlich, dass sich irgendjemand tagelang mit deinem 
Elaborat auseinandersetzt?
Wie bereits erwähnt - es gibt gefühlt hunderte fertige D-Verstärker. Da 
ist für jeden Geschmack etwas dabei. Auch hierbei gibt es einen gewissen 
intellektuellen Anspruch, das zum sicheren Laufen zu bekommen, wenn du 
darauf anspielst.

von Luca (256qam)


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An die 900 Watt. Ursprünglich wollte ich erstmal mit kleineren 
Spannugnen anfangen und schauen was passiert. Ansonsten würde mich 
interessieren was am kritischsten ist. In meinen Augen das Layout der 
Platine. Schaltungstechnisch denke ich müsste ich Erfahrung sammeln und 
nachbessern. Falls du einen Verbesserungsvorschlag hast wäre das 
hilfreich. Habe tatsächlich über den TPA3255 nachgedacht. Die 
Betriebsspannung war mir allerdings etwas niedrig.

von Max M. (Gast)


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Luca schrieb:
> Falls du einen Verbesserungsvorschlag hast

Max M. schrieb:
> Wegwerfen, volldigital mit DSP bauen

von Alfred B. (alfred_b979)


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Luca schrieb:
> Habe tatsächlich über den TPA3255 nachgedacht. Die
> Betriebsspannung war mir allerdings etwas niedrig.

"Bridged Bridge" - zwei Vollbrücken isoliert versorgt.

Zwei davon im Mono Modus, einer invertiert angesteuert* und
von zwei separaten Trafos oder -wicklungen versorgt, würden
jeder 450W zusammen in einen 4-Ohm Speaker leisten können.

*Du weißt sicher, wie man einen invertierenden Verstärker
macht. Zusammen mit dem identischen OPV-Typ geschaltet als
nichtinvertierender Puffer hat man dann zwei schön präzise
gegenläufige Signale.

Das Ganze bringt man noch in einem geschirmten Abschnitt
des Gesamtgehäuses unter, wenn es denn in dieses soll.

Bestimmt auch nicht ganz ohne, aber einfacher machbar als
das bish. Vorhaben.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Bernd G. schrieb:
> Denkst du tatsächlich, dass sich irgendjemand tagelang mit deinem
> Elaborat auseinandersetzt?

Angemerkt sei, das die Typbezeichnungen bei den Chips nicht zu lesen 
sind.

Irgendwie scheint die Ansteuerung der Gatedriver nicht ganz plausibel.
https://e2e.ti.com/blogs_/b/behind_the_wheel/posts/48v-systems-driving-power-mosfets-efficiently-and-robustly

Für diese Leistungen fehlt eine wichtige Komponente und zwar der 
Softstart. Dir fliegt sonst der Leistungsstufenteil um die Ohren. Die 
Mosfets müssen beim Einschalten erst mal eine kurze Zeit alle 
zuverlässig gesperrt sein. Die Sperre muss auch zuschlagen, wenn der 
Verstärker im Frequenzbereich von über 16kHz anfängt zu schwingen.

Layout wurde schon genannt.

von Mark S. (voltwide)


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900W diskret aufgebauter Class-D-amp ist sportlich. Hast Du schon mal 
was mit kleineren Leistungen zuverlässig zum Laufen gebracht? Vermutlich 
nicht, zumindest nicht in diskreter Technik. Es stimmt schon, die 
integrierten Lösungen a la TPA3255 hören so bei 50V Betriebsspannung 
auf, darüber gibt es bislang wohl nur diskret. Wenn Du diesen Weg gehen 
willst stehst vor einer länglichen Lernphase und  solltest für eine gute 
Durchlüftung Deiner Bastelwerkstatt sorgen damit der reichlich 
entstehende magische Rauch nicht zu einer gesundheitlichen Gefahr wird. 
Oder anders gesagt: Ich sehe keinerlei Schutzmassnahmen wie 
Spitzenstrombegrenzung, Kurzschlußschutz, Übertemperaturschutz, 
Einschaltplopp-Unterdrückung usw - alles features, die so ein TPA3255 
schon mitbringt - und die meiner Erfahrung nach in der Praxis auch 
ausgezeichnet funktionieren.

: Bearbeitet durch User
von Mark S. (voltwide)


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Kleines Beispiel aus der Praxis: In den letzten Jahren habe ich eine 
Reihe von selbst entwickelten TPA3255-Boards bestückt und in Betrieb 
genommen. Gelegentlich liessen diese sich nicht einschalten. Dazu muß 
man wissen, dass beim Kaltstart eine Testroutine durchlaufen wird, die 
erstmal alles Mögliche überprüft. Tritt ein Fehler auf, bleibt die 
Endstufe tot. Tja, nach längerem Suchen fand ich eine Lötbrücke zwischen 
einem IC-Ausgangspin und der benachbarten Betriebsspannung. Die habe ich 
entfernt. Und danach lief das Teil einwandfrei. Bekommst Du das in 
diskreter Technik - bei doppelter Betriebsspannung - auch hin?

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