Audioverstärker umbauen in Regelbares Netzteil

**PICture** · 04.12.2011, 19:42

Zitat von Thegon

Na eines steht fest: Arbeit gibt´s genug, bis die neue Platine fertig wird.

Was soll ich dazu sagen, wenn mir ganzes Leben so gegangen ist ?

Zum Glück je mehr Pech unterwegs, um so mehr Freude am Ende.

**Thegon** · 09.12.2011, 10:42

Hallo allerseits,

es gibt jetzt ein Updaten des Schaltplans für beide Seiten (Posetiv/Negativ). Ein Bekannter hat mir geholfen, die Bauteile richtig zu dimensionieren.
Ich habe die Schaltung noch nie aufgebaut, auch, weil ich den BD140 / BD139 noch nicht habe.

Ich wollte euch fragen was ihr davon haltet:

der Langsame LM324 wurde durch einen CA3140 ersetzt
Kein großer Elko mehr am Ausgang
Besser Glättung der Versorgungsspannung des OP
Rückkoppelung jetzt direkt vom Ausgang
Widerstände richtig dimensioniert

Eventuell würde noch ein 4k7 Widerstand von der Basis des BD139/140 gegen Massge geschalten werden, das sollte noch schnelleres Abschalten bewirken, macht das sinn?

Die Schaltung ist wieder hier hochgeladen:
http://bilder-rn-upload.jimdo.com/bi...altpl%C3%A4ne/

Vielen Dank für´s anschauen im Voraus!

Mfg Thegon

**Besserwessi** · 09.12.2011, 12:19

Einen schnellere OP zu nehmen ist eine zweischneidige Sache: je schneller die Schaltung, desto leichter fängt sie an zu schwingen. Ein 1 fach OP wäre aber schon gut, aber mehr wegen der externen Kompensation. Damit kann man den OP absichtlich langsame machen und so den Regelkreis stabil machen. Mehr als 1 MHz Bandbreite wird man recht sicher ohnehin kaum hinbekommen. Der CA3140 hat nun gerade keine externe Kompensation. Da schon lieber den uralten 741.

Die Transistoren vor den BD140 / BD139 sind von der Verlustleistung etwas knapp. Bei bis zu 50 V hat man schnell die 200 mW für einen BC547 erreicht. Rund 2 mA fließen schon durch die 330 Ohm die von Basis nach Emitter sind.
Auch mit Kühlung sollten die BD140 nur etwa 6 W (maximal 8 W) an Leistung bekommen. Bei 50 V sind dass nur etwas über 100 mA. Wenn man mehr als etwa 2 A Ausgang haben will, ist das auch knapp.

**Thegon** · 09.12.2011, 15:56

Noch eine Frage:

im Schaltplan in meinem Letzten Beitrag, da ist R2 bzw. R16 mit 220R dimensioniert, und irgentwie kommt mir das komisch vor, denn der verzerrt (in der Simulation) die ganze Verstärkung, je größer ich ihn mache (z.B. 1k), desto größer wird die Verstärkung, doch eigentlich sollte der Widerstand doch gar keine auswirkung auf die Verstärkung der Schaltung haben, oder?

Auf jeden fall möchte ich eine verstärkung von ca. 4,5 und eben Transistoren, die relativ schnell abschalten, und da dürften 220R doch eigentlicht schon gehen, oder?

EDIT: Ich sehe gerade, dass ich beim Schaltplanzeichnen einen Fehler gemacht habe, ich lade gleich den ausgebesserten Schaltplan hoch
EDIT": Jetzt ist der aktuelle Schaltplan online.

PS: Ich bin gerade dabei, alles schon säuberlich auf lochraster aufzulöten ...

Mfg Thegon

**Besserwessi** · 09.12.2011, 19:47

Die Widerstände R2 und R16 sind dafür da, dass die Transistoren Q1 bzw. T2 eine Art Ruhestrom bekommen. 220 Ohm wäre auch etwas niederohmig, denn das würde heißen das da etwa 3 mA fließen, was bei 50 V schon 150 mW sind. So etwas im Bereich 470 Ohm bis 2,2 K sollte schon OK sein, bei viel mehr wird der Schaltungsteil ggf. etwas zu langsam. Die BC547 und ähnliche sind aber schon sehr schnell im Vergleich zum 2N3055 und dem OP. Verzerrungen sollte es durch den Widerstand eigentlich nicht geben, nur eine Offset (ca. 0,7 V * (1+3,3 K / R2)) für die Transistorstufe. Die Verstärkung wird durch das Verhältnis (R3+R1)/ R3 eingestellt.

Der oben eventuell vorgesehene Widerstand von der Basis der BD139 nach GND macht eher keinen Sinn, denn da ist schon die Reihenschaltung von R1 und R3. Wenn überhaupt wäre es besser die beiden kleiner zu machen. Wenn an der Stelle schneller sein soll wäre ein zusätzlicher etwa konstanter Strom gefragt damit T1 auch bei kleiner Spannung am Ausgang noch genug Strom sieht. Das könnte ggf. über einen Widerstand nach -50 V oder halt eine aktive Stromsenkt mit Transistor gehen - ich halte das aber eher für übertrieben.

Was noch fehlt, ist ein Begrenzung der Spannung an der Basis von Q1 bzw. T2. Ein Diode Basis nach Emitter sollte da rein, damit der PN übergang nicht zu stark in Sperrichtung geht. Das hilft dann auch gleich zum schnellere Abschalten falls der OP wirklich bis über die 0 V geht.

Für die Stabilität sollte man das Ganze noch mal Simulieren und ggf. zusätzlich noch einen Kondensator vom Ausgang des OPs (ggf. auch vom Emitter von Q1) zum neg. Eingang vorsehen, so in der Größenordnung 1 nF. Das ist vor allem bei einem schnelleren OP wichtig.

P.S.:
Noch etwas: Die Spannungsfestigkeit beim BC547 und BC557 ist etwas knapp. T1 bzw. Q5 sollten bis wenigstens 65 V gut sein (50 V vom der Versorgung + 15 V vom OP Ausgang). Sonst müsste man die Spannung über T1 noch zusätzlich mit einer Diode nach GND begrenzen. Das wäre vermutlich aber ohnehin angebraucht.

**Thegon** · 24.01.2012, 19:24

Hallo allerseits,

Ich habe jetzt einmal alles, was bis jetzt an Schaltungen über mein Netzteilprojekt entstanden ist, zusammengefasst in einem großen Schaltplan.
Dieser ist jetzt wirklich riesig, und ich habe ihn hier:
http://bilder-rn-upload.jimdo.com/bi...-schaltplan-1/
als Datei hochgeladen. Eventuell könnte ich ihn auch noch mal als Eagle - Datei hochladen.

Vom eigentlichen Netzteil (also Leistungseinheit und so ) hat sich eigentlicht nichts mehr geändert, diese Schaltung habe ich für die Posetive Seite auch schon "gebreadboardet" und sie hat eigentlich wunderbar funktioniert.
Die Spannungsversorgung für alle OPV´s wird jetzt entdgültig von Festspannungsreglern (78 und 7915) erledigt, weil diese zarten dioden und die großen Widerstände sind einfach nicht das wahre, und da jetzt wesentlich mehr OPV´s verbaut sind, bräuchte ich bei einem solchen Spannungsteiler eben schon sehr große Querstöme, die dann wieder unangenehm viel Leistung verursachen.
Für die Stromabschaltung dann eben die Shunt->Differenzverstärker->Nichtinvertierender Verstärker->Komperator->Flipflop->Abschaltungsfet Geschichte, hier würde mich nocheinmal eure Meinung interessieren, die Schaltung ist einfach so dahergedacht.
Mir ist eben noch eingefallen, dass der Differenzverstärker ja die Spannung am Shunt womöglich von den 50V "herunterholen" muss, wenn also die Ausgangsspannng auf maximum ist und Strom fließt. Das gefällt dem OPV, der mit +-15V betrieben wird, sicherlich nicht so gut, denke ich.
Natürlich wäre eine Spannungsteiler eine Möglichkeit, aber das Problem ist, dass dann halt auch die Differenz kleiner ist, und das sind bei sehr kleinen Strömen wertvolle Millivolt. Gibt es da eine Schönere Lösung?

Auf dem Sheet befinden sich zwei Microcontroller, die aber noch nicht vollständig angeschlossen sind, ich bin bald draufgekommen, dass ein µC zu wenige Pins hat und wie ich die Aufgaben dann aufteile das muss ich mir noch genauer überlegen.

Vielen Dank für Kritik oder Tipps im Voraus!
Ich weiß, die Schaltung ist schon riesig, mich interessiert vorallem die Stromabschaltung, das andere ist ja nichts neues

Mfg Thegon

**Besserwessi** · 24.01.2012, 19:57

Bei der Regelschaltung habe ich immer noch ein paar Bedenken ob die nicht bei einer Kapazitiven Last eventuell doch anfängt zu schwingen. Irgend so etwas wie ein Kondensator vom Ausgang des OPs zum Inv. Eingang und ggf. ein Kondensator vom Emitter des 2N3055 (auf der pos Seite) zum Punkt zwischen R6 und R7 könnte schon noch nötig sein.

Die Abschaltung des Stromes könnte etwas Langsam sein, schon mit dem 100 µF Elko den man über den kleinen MOSFET entladen will. Das könnte bei einem Kurzschluss zu langsam sein.

Für das "runterhohlen" der Spannung von den bis zu +-50 V am Shunt auf eine Spannung relativ zu Masse gibt es eine bessere Möglichkeit. Die Schaltung nennt sich "Current Monitor". Die die gibt es als spezielles IC, oder man kann es auch mit einem OP und Transistor(oder FET) selber aufbauen. Aus der Spnnung am Shunt wird dabei erstmal ein Strom Proportional zur Spannung, und dann über einen Widerstand an GND, bzw. eine zusätzlichen Hilfsspannung von z.B. -5 V wieder eine Spannung, auf GND geht es dann mit einem einfachen Differenzverstärker.

Die Umschaltung der Shunts kann man besser machen, so das der Spannungsabgriff nicht über das Relais geht. Die Shunts liegen dabei in Reihe.

Die Ausgangstransistoren sind auch relativ klein, bei 50 V liegt beim 2N3055 das Limit schon bei knapp 1,5 A im Dauerbetrieb oder gut 2 A für 1 ms.

p.s.: Die Relais brauchen noch Freilaufdioden.

**PICture** · 24.01.2012, 20:01

Hallo!

Zitat von Thegon

Natürlich wäre eine Spannungsteiler eine Möglichkeit, aber das Problem ist, dass dann halt auch die Differenz kleiner ist, und das sind bei sehr kleinen Strömen wertvolle Millivolt. Gibt es da eine Schönere Lösung?

Möglich wäre Strommssung auf der "low side" vom Last mit verstärkenden Messgleichrichter bzw. meine unausprobierte verrückte Idee, falls nicht sehr genau seien muss, weil der Stromverbrauch des Spannungsreglers (IS) sicher mit Laststrom (IL) etwas variert.

Code:

           .----------.
           |Spannungs-|
     >-----|          |---+
           |  regler  |   |
           '----------'  .-. Load IL=I-IS
                 |       | |
                 ||      | | |
           Shunt ||IS    '-' |IL
            ___  |V       |  V
     >---+-|___|-+--------+
         |  <--  |
         |   I  ===
         |      GND
         V

     zum Messgleich-
     richter + ADC

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

**Thegon** · 24.01.2012, 20:07

Danke für den Hinweis mit den Freilaufdioden, die habe ich vergessen.
Also der 2N3055 wird vermutlich nie mit 2A belastet werden, weil ich eigenlich nicht vor habe, mehr als 1,5A zu verwenden, auch, weil der Trafo nicht mehr hergibt. Vom gewicht her (2kg) wäre es ja eher ein 100W Trafo.
Das mit dem Relais und der Spannungsabschaltung verstehe ich noch nicht ganz, warum geht das nicht? der Eine 2Ohm Shunt ist immer da, und bei bedarf kann man den 0,2Ohm Shunt paralell dazu schalten, dieser hat dann halt ein kleines bisschen weniger (0,18Ohm), aber das ist eigenlich nicht so wichtig, denke ich, das kann ich dann ja im Microcontroller auskalibrieren.

"CurrentMoitor" Schaue ich mir gleich mal an, danke!

Edit:
Naja, Shunt auf LowSide wäre natürlich die einfachste und unkomplizierteste Lösung, aber naja, die Schönste halt auch nicht.
aber naja, bei 1,5A wären das ja maximal 0,3V Spannungsabfall, also auch verkraftbar, und einfacher würde es die Sache schon machen.

Irgentwie ist "Current Monitor" aber auch nicht viel etwas anderes als ein Differnzverstärker, oder?
http://www.google.at/search?hl=de&q=...C0CIKfOs7oxLQO
Oder Suche ich an der Falschen Stelle? Denn dann bräuchte ich ja wieder einen OPamp, der so um die 50V verkraftet.

Mfg Thegon