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Thema: Kleine Qualitätsendstufe aus Elektor 5/97

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Thomas Scherer

1081 Beiträge

Elektor-Experte
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Read post 30-12-2011 18:15

Vor dem Einschalten sollte man minimalen Ruhestrom einstellen mit P1 - hatte ich vergessen zu erwähnen.
Okay, ich bin mir aber absolut sicher, dass die Schaltungsänderung an sich (meine Skizze mit den roten Leitungen) korrekt ist. Es könnte höchstens sein, dass der Einstellbereich von P1 nicht reicht. Dann könntest Du mal R26 auf 1,2k oder 1,5k setzen, damit sich die Spannung UCE von T14 klein genug einstellen lässt. Es sollten zwischen Kollektor und Emitter rund 1,2 bis 1,3 V zu messen sein und zwischen den Basen der beiden MJEs dann entsprechend 1,7 bis 1,9V. Diese Spannungen müssen mit P1 einstellbar sein.

toomuchcoffee23

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Seltener Benutzer
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Read post 31-12-2011 13:32

Wenn ich Deine Skizze richtig verstanden habe, ist R25 vom linken an das rechte Ende von R27 zu hängen und die Basis von T15 vom rechten an das linke Ende. R27 ändert sich von 22Ω auf 15Ω. Das sollte umgesetzt sein.

Zu R26 habe ich erst 470Ω, dann 1K und zuletzt 1,5k in Serie geschaltet. Erst bei 1,5k ging der Strom runter. Allerdings lief er von 44mA (Strommessung Labornetzteil) stetig hoch. Bei 450mA habe ich abgebrochen. Mit R26 = 1k + 470Ω habe ich an T14 zwischen Kollektor und Emitter 1,32V gemessen, bei 1k + 1,5k waren es bei einschalten 1,18V, die sich schnell auf 1,21V stabilisierten, wobei die Stromaufnahme der Schaltung stetig stieg. Eine Messung an den Basen von T15 und T16 ergab 1,39V bis 1,43V. Eine Einstellbarkeit über P1 ist gegeben, wobei die Messwerte bei Einstellung linker Anschlag abgelesen wurden.
Ich habe den Eindruck, in diesem Teil der Schaltung tritt schnell ein stabiler Zustand ein, während der Strom über die IGBTs hochläuft.

Für mich sieht es so aus, dass Deine Schaltungsänderung an sich richtig ist und es im Moment nur noch an Kleinigkeiten fehlt. Wie soll ich weitermachen? Einen kleineren Wert für R27 ausprobieren?

Thomas Scherer

1081 Beiträge

Elektor-Experte
Elektor-Experte

Read post 01-01-2012 13:46

Danke für Deine Rückmeldung.
Dabei habe ich gemerkt, dass ich einen Denkfehler gemacht habe. Leider sogar einen richtig heftigen. Schande über mein Haupt

Der Denkfehler: Mit T14 stabilisert man tatsächlich nur die Treiberströme für T15 und T16 - nicht aber den eigentlichen Ruhestrom. Der hängt nämlich leider von den beiden UGE von T17 und T18 ab und ist - erstaunlicherweise - nicht in die Regelschleife einbezogen.
Das ist der Grund für die "Überkompensation" mit T14. Letztlich hängt der Ruhestrom bzw. dessen Drift von den Exemplarstreuungen des Temperaturgangs von UGE/I von T17 und T18 ab (wenn man die Schaltung nicht noch weiter ändern möchte).

Fürs Erste und um die Schaltung stabil zu bekommen also folgenden Rat:
1. Die Schaltung wieder ins Original ändern und meine Änderung verwerfen. Dann hast Du die überkompensierte Originalschaltung.
2. R27 verringern. Du kannst gut mit 0Ω = Drahtbrücke anfangen. Die Schaltung muss immer noch überkompensieren, aber eben nicht mehr so stark, sondern nur soviel, dass der Temperaturgang von T17 und T18 kompensiert wird und sich eine stablie Gleichgewichtssituation ergibt.

Oder wolltest Du die Schaltung stärker ändern?
Probiere erst mal das aus, und wenn das nicht reicht, kann man dann letztlich T17 und T18 in die Strom-Regelschleife eingbeziehen.

Hayppy new year!

Beitrag editiert von Thomas Scherer am 01-01-2012 13:47

toomuchcoffee23

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Seltener Benutzer
Seltener Benutzer

Read post 01-01-2012 22:33

Frohes Neues erst mal!

Danke dass Du nochmal nachgeschaut hast. Ich sehe die nicht erfolgreichen Versuche bei diesem Projekt sehr positiv, ich lerne eine ganze Menge dabei. Anderenfalls wäre einige interessante Aspekte einfach an mir vorbeigegangen...
Einen Versuch mit überbrücktem R27 habe ich vorhin gemacht. Das war bereits zu viel, der Strom läuft langsam hoch, wenn auch langsamer als bei letzten Mal. Für den Einstellbereich von P1 musste ich R26 um 470Ω erhöhen.
Für heute muss ich jetzt abbrechen. Ich hoffe ich finde morgen Zeit zum weitermachen, dann nehme ich eine Widerstandsdekade als R27 und kann mit dem Wert spielen. So bald ich Ergebnisse habe, melde ich mich wieder.

Ob ich die Schaltung dann weiter ändern möchte, mache ich davon abhängig, wie gut das Ergebnis ausfällt. Wobei ich es prinzipiell allerdings sauberer fände T17 und T18 in die Strom-Regelschleife einzubeziehen. Aber erst mal den nächsten Versuch abwarten...

toomuchcoffee23

49 Beiträge

Seltener Benutzer
Seltener Benutzer

Read post 04-01-2012 19:35

Hat nun doch etwas länger gedauert mich an passende Werte heranzutasten. Eigentlich dachte ich, ich gebe einen Wert für R27 vor und kann die Erwärmung mit dem Heissluftfön simulieren und finde so den Punkt, an dem der Strom bei Erwärmung sicher aber nicht zu stark zurückgeht. War aber ein Denkfehler dabei.
Der erste Versuch fand mit 4,1Ω (2 x 8,2Ω parallel) statt. Ergebnis: Immer noch zu wenig Kompensation, Strom steigt.
Bei 8,2Ω schien zunächst alles gut, beim anfönen ging der Strom auch moderat zurück. Nur danach stieg er über den Anfangswert und schien sich nicht so recht zu stabilisieren.
Ein Versuch bei 10Ω war schon besser, aber ganz sicher war ich mir nicht.
12Ω schien das Optimum zu sein, kaum Rückgang des Stroms, aber auch kein davonlaufen. Allerdings war mir das zu knapp, denn woher will ich wissen, ob und wohin sich das Gleichgewicht verschiebt wenn die Bauteile altern?
Also bin ich bei 15Ω gelandet. Gestern ein erster Versuch bei "lauwarmen" Kühlkörpern und heute nochmal mit Starttemperatur 20,5°C.

Ergebnis: Kurz nach einschalten maximal ca. 100mV an R34 (gibt 450mA). Nach einer halben Stunde warmlaufen lassen 72mV (--> 327mA) beim linken und 68mV (--> 309mA) beim rechten Kanal. Ich denke mal, damit kann ich leben. Bestimmt könnte ich jetzt noch etwas hochdrehen, muss ich aber nicht...

Beim testen fiel mir auf, dass sich die Schaltung beim anfönen anders als bei Eigenerwärmung verhält. Bis ich durch Temperaturmessungen darauf kam, dass im Normalbetrieb immer eine nicht ganz unerhebliche Temperaturdifferenz (fast 10 Grad an der Gehäuseoberfläche der Bauteile gemessen) zwischen T14 und den IGBTs herrscht. Eigentlich klar, letztere machen warm, heizen den Kühlkörper und damit auch T14. Mit dem Fön dagegen heize ich den Kühlkörper und erhalte geringere Temperaturunterschiede, zumindest kurzfristig. Also blieb mir nichts anderes übrig als bei jedem Versuch lange genug zu warten und hinterher auch wieder zu warten, bis der Kühlkörper möglichst weit abgekühlt war.

Auch wenn mir das erreichte Ergebnis jetzt genügt, mal rein interessehalber: Wie müsste ich die Schaltung ändern um T17 und T18 in die Strom-Regelschleife einzubeziehen?

Eine weitere Kleinigkeit wäre das Thema Sicherung(en). Im Moment verwende ich eine 2AT Sicherung über die beide Trafos (links + rechts) versorgt werden. Auf eine Softstartschaltung habe ich bisher verzichtet, ich hatte nicht den Eindruck, dass die Haussicherung rausfliegt oder dass mir der PC im gleichen Zimmer abstürzt wenn ich die Endstufe einschalte. Ist die eine Sicherung ausreichend oder sollte jeder Kanal eine eigene bekommen?

Thomas Scherer

1081 Beiträge

Elektor-Experte
Elektor-Experte

Read post 05-01-2012 23:26

Glückwunsch zu Deiner Standhaftigkeit!
Leider ist das wirklich so eine langwierige Sache mit dem Einstellen der "ungeregelten Regelung", aber so, wie Du das gemacht hast (leicht überkompensiert), hätte ich mich auch entschieden.
Mit den Sicherungen kannst Du es machen wie Du möchtest, Hauptsache es funktioniert. Ich wüsste da keine Regeln.

Die Einbeziehung der Ruheströme von T17 und T18 in die Regelung würde einen Brutal-Umbau nach sich ziehen, der die Funktionsweise bzw. das Prinzip des Verstärkers ändert.
Stichpunkte: Die Stromgegenkopplungswiderstände R34 und R38 müssten weg von den Emittern (durch Drahtbrücke ersetzen) und stattdessen in die Kollektorleitungen von T17/T18 rein.
Dann entfallen R29, R30 und C18 (ändert das Schaltungsprinzip).
Die Verbindung von R31 und R35 wird aufgetrennt. Das offene Ende von R31 kommt an den Kollektor von T17 und entsprechend das offene Ende von R35 an den Kollektor von T18. Außerdem werden R31 und R35 auf 8,2Ω reduziert.
Nun noch die Schaltungsänderung rund um R27.
Jetzt ist der Ruhestrom in der Regelung drin und müsste sehr viel stabiler einstellbar sein.
Nachteile:
1. Ist die interne Leerlaufverstärkung (ohne Gegenkopplung) deutlich geringer. Die Verzerrungen dürften sich trotzdem kaum unterscheiden, da ja die Komplementärdarlingtons aus T15/T17 und T16/T18 in sich gegengekoppelt sind.
2. Die Aussteuerung ist deutlich reduziert. Die maximale Leistung dürfte sich fast halbieren.
Abhilfe zu 2. wäre die Erhöhung der beiden Treiberversorgungen ±23,2V auf etwa ±32V, was eine getrennte Versorgung von IC1 und IC2 (eigener kleiner Trafo mit 2x28V sek., ca. 5 VA + Brückengleichrichter und Siebelkos)) sowie die Anpassung von ein paar Bauteilen erfordert (R18 = 15k, D7 und D8 = 15V, C5 und C6 = 100µ).
Das alles wäre so ein heftiger Eingriff, dass man dann gleich einen anderen Verstärker entwickeln könnte.
Wenn es so läuft, wie Du es jetzt eingestellt hast, dann würde ich es daher schlicht so lassen.

Beitrag editiert von Thomas Scherer am 05-01-2012 23:27

Beitrag editiert von Thomas Scherer am 05-01-2012 23:29

Beitrag editiert von Thomas Scherer am 05-01-2012 23:30

toomuchcoffee23

49 Beiträge

Seltener Benutzer
Seltener Benutzer

Read post 07-01-2012 12:04

Auf jeden Fall vielen Dank für Deine Hilfe!

Deine Idee für den Umbau habe ich mir mal aufgemalt. Interessant wie ein Schritt zum nächsten führt und nach und nach ein neuer Verstärker entsteht. Könnte durchaus sein, dass ich die Entwicklung angehe wenn ich irgendwann tiefer in der Materie bin...

Den jetzt entstandenen Verstärker werde lassen wie er ist, für meine Ohren klingt er gut genug. Was es durch die aufgetretenen Probleme zu lernen gab, sehe ich als positiven Nebeneffekt. Wäre alles auf Anhieb gelaufen, hätte ich mich mit einigen interessanten Aspekten wohl kaum beschäftigt...

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