Fehler in Elektor Gigant Schaltung aus 5/86

Hallo Peter,

Du hast richtig erkannt, dass die etwas erhöhte Betriebsspannung von 86,5 V eine Folge der erhöhten Referenzspannung am Spannungsregler ist. Dort hast Du 77,5 V statt 72 V. Das liegt an der Zenerspannung der von Dir verbauten Zenerdioden.

Lt. Plan sollte eine 39 V Zenerdiode und eine 33 V Zenerdiode in Reihe geschaltet sein. Das stimmt aber bei Dir nicht. Du hast vielleicht zwei 39 V Zenerdioden in Reihe?

Zenerdioden haben eine Toleranz von bis zu ca. +/- 0,8 V. Kann also etwas abweichen.
Um die Spannung genauer zu bekommen, also die Zenerdioden ersetzen.

DAS verursacht aber nicht Dein Brummproblem!


Den 100 Hz Brumm bekommst Du über eine defekte Spannungsversorgung, einen Halbleiterdefekt oder wahrscheinlich über einen fehlerhaften Masseanschluss oder eine sog. Masseschleife. Du hast also u.U. einen Fehler in der Verkabelung oder Anschluss der Masse. Ggf. ist ein Punkt auf Masse über zwei verschiedene Wege an die Zentralmasse angeschlossen?

Alle Masseanschlüsse überprüfen, auch an der zentralen Masse der grossen Ladeelkos. Auch solche an der Schirmung der NF-Signalleitungen. Massesternregel beachten! Die Masse darf an der Schirmung in vielen Fällen nur an einer Seite angeschlossen sein. Sonst fliesst über die Abschirmung ein Ausgleichsstrom, der Dir Brumm induziert.

Schau mal in den Elektor-Artikel, ob da zu den Masseverbindungen etwas steht und prüfe genau, ob Du da evtl. etwas anders gemacht hast.

Ausserdem darf keine der Eingangs-NF-Signalleitungen in der Nähe vom Netztzteil (Gleichrichter, Ladeelkos) verlegt sein, da dort ein starkes 100 Hz-Feld aufgrund der hohen Ladestromspitzen herrscht. Die Ausgangs-NF Leitungen, sind etwas weniger empfindlich, da niederohmig, sollten aber auch maximalen Abstand vom Netzteil haben.

Um das Vorstufen-Netzteil zu kontrollieren, hängst Du den Endverstärker hinter beiden Spannungsreglern ab und belastest die Ausgänge der beiden Spannungsregler jeweils mit 22 kOhm nach Masse. Damit müssen die Ausgänge beider Spannungsregler brummfrei sein!

Das Endstufennetzteil mit +/- 75 V ist separat. Auch das kann verbrummt sein, wenn einer der grossen Ladeelkos oder der Gleichrichter defekt ist.

Und schliesslich wird es brummen, wenn einer der Leistungstransistoren durchlegiert ist.

Reinhard

Fehler in der Angabe des Widerstandswerts korrigiert:

Um das Vorstufen-Netzteil zu kontrollieren, hängst Du den Endverstärker hinter beiden Spannungsreglern ab und belastest die Ausgänge der beiden Spannungsregler jeweils mit 22 kOhm (wenigstens 0,6 W Widerstand !) nach Masse. Damit müssen die Ausgänge beider Spannungsregler brummfrei sein!

Reinhard

Hallo Reinhard,

Vielen Dank für Deine ausführliche Antwort.

Die von Dir beschriebenen Prüfungen habe ich bereits gemacht, die Z-Dioden sind auf jeden Fall richtig und in Ordnung. Den beschriebenen Test werde ich am Wochenende auch einmal machen, interessant ist aber das die Welligkeit der Vorstufen Versorgungsspannung nur auf der positiven Seite zu messen ist.

Diese Schaltung habe ich insgesamt vier mal gebaut alle hatten den gleichen Fehler, zwei Platinen habe bereits geschlachtet und die Mosfets einzeln verkauft und mit zwei anderen Verstärker-Platinen im Verstärkergehäuse ein perfektes Ergebnis.

Peter

Hallo Peter,

ich habe die Spannungsregulierung am 7808 angeschaut. Da ist tatsächlich ein Fehler in der Schaltung! So funktioniert die nicht.

Der Schaltungsentwickler war offenbar noch unerfahren und hat angenommen, dass der 7808 Spannungsregler so etwas wie ein "invertierter" 7908 Regler ist, sich also in einer positiven Spannung unter allen Umständen so verhält, wie der 7908 Regler an einer negativen Spannung. Das war der Fehler. Hätte er das 7808 Datenblatt von Texas Instruments genau gelesen, hätte er ein Schaltungslayout für die Anwendung "hohe Eingangsspannung und hohe Ausgangsspannung" gefunden und sich dann am Kopf kratzen müssen. Denn dafür wird eine zusätzliche Transistorstufe vor dem Eingang nötig und die Zenerdioden sind dafür auch anders in der Schaltung positioniert. Das musste ja einen guten Grund haben.

Eine Schaltungssimulation ist dem Problem schnell auf die Schliche gekommen. Und die neue Schaltung, die jetzt funktioniert, liefere ich Dir auch gleich.

Ich kann auch vorhersagen, dass Du am Regler 7808 die Rücklaufdiode D17 verkehrt herum eingebaut haben musst. Nur so gibt es die von Dir gemessenen 87 V am Ausgang und 79 V an PIN 2 (zu den Zenerdioden) und den 100 Hz Brumm! Richtig herum eingebaut, gemäss Elektor Schaltplan, bekommst Du nämlich praktisch gar keine Spannung hinter dem 7808 Regler. Der gesamte Strom (und die 90 V abzüglich etwas Spannungsabfall an der Diode) geht bei Dir über die verkehrt (von der +90 V Spannungsquelle) in Vorwärtsrichtung eingebaute 1N4002 Diode und deshalb gibt es keine Brummunterdrückung und Du hast den vollen 100 Hz Brumm der Siebelkoladung auf der Versorgung hinter dem in Deiner (Elektor-)Schaltungsumgebung funktionslosen 7808 Regler.

Die Schaltung beim 7808 (positive Spannung) muss geändert werden - danach funktioniert die Versorgung korrekt.
Die Schaltung beim 7908 (negative Spannung) kann so bleiben - sie funktioniert (der 7908 Regler ist nicht so zickig).


Hier erstmal die Gigant 1 Schaltung der Spannungsversorgung nach Elektor Plan. Damit geht es nicht, an den beiden Ausgängen OUT1 und OUT2 liegen damit kaum ein Millivolt:




Jetzt die gleiche Schaltung, nun aber mit Rücklaufdiode D17 verkehrt herum eingebaut. Damit gibt es natürlich vollen Brumm auf beiden Ausgängen und die Spannungen sind 7V zu hoch:
(Das reproduziert das von Dir beschriebene Fehlerbild!)





Und hier die korrigierte Schaltung.
Es muss ein Vortransistor (BD 139) vorgeschaltet werden, dessen Basis über eine Zenerdiode 15 V / 0,5 W und den 680 Ohm Widerstand gesteuert wird. Ausserdem werden die beiden Zenerdioden (33V Zener und 39 V Zener) und der Elko C7 jetzt anders angeschlossen.
Elko C7 wird auf 1000 µF / 100 V vergrössert und liegt nicht mehr zwischen OUT1 und OUT2 sondern jetzt zwischen OUT1 und Masse.
C1 wird auf 1 µF / 35 V Tantal geändert.
C3 muss jetzt 100V spannungsfest sein.
Die Rücklaufdiode D17 muss nun "richtig herum".
C_neu1 von 2200 µF / 100 V wird hinzugefügt.

Die Schaltungsänderung ist so ausgelegt, dass hervorragende Brummunterdrückung von -71,6 dB sowohl bei OUT1 als auch OUT2 erzielt wird.



Das Problem (Brummen und falsche Spannungen) sollte damit endgültig gelöst sein!


Gruß
Reinhard

Es ist interessant (und an dieser Stelle wichtig), dass der Regler 7907 in der originalen Elektorschaltung funktioniert! Nur der positive 7808 Regler nicht!
Die Architektur beider Regler ist verschieden!

Deshalb tritt das Problem mit der Elektor-Schaltung auch nur bei der positiven Spannung auf. Spätestens beim ersten Aufbau der Schaltung hätte das in der Erprobung auffallen müssen. Das heisst: Elektor hat eine Schaltung publiziert, die nicht in der Praxis validiert war und auch in einer Simulation mit dem Modell eines 7808 Reglers nicht funktionierte.

Hier die Simulation mit der originalen Elektor-Schaltung beim negativen Zweig mit dem 7908 Regler. Die anhand der korrekten Ausgangsspannungen beweist, dass es bei der negativen Spannung keine Probleme gibt:



Die Brummunterdrückung dieser Schaltung beim negativen Zweig ist -58,4 dB bei OUT1 und -67,4 dB bei OUT2.


Ein Umbau der Schaltung beim negativen Spannungszweig ist deshalb nicht nötig!

Reinhard

oldiefan1 (Beitrag #6) schrieb:

-bild-

die Spannungsquelle ist verkehrtrum gezeichnet

+ Gruß

wurzeli (Beitrag #7) schrieb:

die Spannungsquelle ist verkehrtrum gezeichnet

Wurzeli,

Du hast nicht richtig geschaut. Die Spannungspolaritäten sind alle richtig, nicht wahr?

Man kann in einer Simulation die Spannungsquelle so herum zeichnen, wie man möchte, man muss nur entsprechend das richtige Vorzeichen, plus oder minus, dem Spannungswert zuweisen, so dass die Polarität am Ausgang der Spannungsquelle stimmt. Und das habe ich richtig gemacht.

Wenn der + Pol der Spannungsquelle die Versorgung sein soll, die Versorgung aber negativ ist, wird als Spannungswert ein negativer Wert (hier "-90", schwarze Schrift) als Simulationsparameter eingetragen.

Wenn Du die Spannungsquelle dafür umdrehst, so dass dessen negativer Pol angeschlossen ist, wird ein positiver Spannungs-Wert "+90" angegeben. Man kann es so oder so machen. Beides ist richtig.
Entscheidend ist, welche Polarität die Spannung hat, die "herauskommt" (blaue Spannungsangabe an der Leitung, die die Simulation selbsttätig ermittelt)!


Negative Spannung aus der Spannungsquelle gibt es nur mit

a) positivem Anschluss bei negativem Wert (so habe ich es gemacht)
oder
b) negativem Anschluss bei positivem Wert

So wie Du Dir das vielleicht vorstellst, also beides negativ, kommt eine positive Spannung heraus. Und das wollen wir doch beide in diesem Fall nicht.

Hat man doch mal gelernt, oder?
(+) x (-) = (-)
(-) x (+) = (-)
(-) x (-) = (+)
(+) x (+) = (+)

Also demnächst vor dem Meckern erst mal genau ansehen! Ich mache so etwas nicht erst seit gestern.

Reinhard

Hallo Peter,

ich schrieb vorher, dass ich aufgrund Deiner Spannungen am 7808 vermute, dass D17 verpolt eingebaut ist, denn dann resultieren Deine Spannungen.
Aber es kann natürlich auch sein, dass D17 einen Feinschluss hat. Das würde auf das Gleiche hinauslaufen.

Und nochmal zum "7808".

Bei Elektor heisst es ja nur "IC1 = 7808"
Es gibt vom "7808" eine Vielzahl von Varianten und Herstellern. Vielleicht hast Du eine Version erwischt, die genauso wie das von mir bei der Simulation verwendete 7808 Modell, die korrekte Funktion in der Elektor-Schaltung bei 90V verweigert.

Was ich damit sagen will...
es gibt vermutlich Versionen des 7808, die hier funktionieren. Oder sie funktionieren alle und mein zuerst verwendetes Simulationsmodell des 7808 war nicht kompatibel (Versagen des spezifischen 7808 Simulationsmodells aufgrund von zu starker Vereinfachung)?
Ich war vermutlich zu voreilig mit meiner Anfangs-Vermutung, dass es an praktischer Validierung gemangelt hat.

Denn ich habe jetzt die Schaltungssimulation mit einem anderen (aufwändigeren) 7808 Simulationsmodell (LM7808) wiederholt. Und siehe da, damit funktioniert jetzt auch die originale Elektor Schaltung für die positive Spannung wie sie soll.

Hier:



Fazit:

Die Ursache des Problems mit Deinem Gigant 1 aus Elektor scheint sich auf den/die verwendeten 7808 zu konzentrieren. Ggf. gibt es davon Varianten, Herstellerversionen, die für 90 V eine erweiterte Schaltung, wie anfangs gezeigt erwarten. Hast Du einen chinesischen oder "no-name" Hersteller bei den von Dir verwendeten 7808 erwischt?

Empfehlenswert wären Hersteller wie ST oder ONS oder LT oder TI. Hersteller aus Indien oder China würde ich meiden.

ODER

Die anfänglich gelungene Simulations-Reproduktion des Fehlers an Deinem Gigant 1, war reiner Zufall und lediglich einem Artefakt vom dabei verwendeten Simulationsmodell 7808 geschuldet. Die Wiederholung der Simulation mit dem (umfangreicheren) Modell LM7808 zeigt einwandfreies Schaltungsverhalten. Also kann die Elektor Originalschaltung doch ohne Änderung verwendet werden (der "richtige 7808" vorausgesetzt).

In dem Fall wäre ein Defekt vom 7808 auch noch möglich, auch in Kombination mit durchlegierter D17 Diode oder versehentlich verpolt eingebauter D17 Diode (vielleicht schon verpolt beim Platinenaufdruck gezeichnet?).

In jeden Fall wirst Du das erkennen können, wenn Du nach Abhängen der Endstufe hinter dem 7808 Regler den Restbrumm misst (bei vorgeschlagener Last von 22 kOhm). Der sollte in gleicher Grösse sein, wie hinter dem 7908 Regler.

Ist hinter dem 7808 auch ohne Endstufe der Brumm nach wie vor stark erhöht, ist

- der 7808 defekt, oder
- D17 defekt oder verpolt, oder
- einer der Ladeelkos C22 oder C18 hinter den beiden Gleichrichtern defekt, oder
- eine/mehrere der Dioden D22 bis D29 (Gleichrichter) defekt.


Ist aber nur mit hinter dem 7808 angeschlossener Endstufe der Brumm vorhanden, liegt ein Endstufenfehler vor (z.B. ein durchlegierter MOSFET, anderer Halbleiterschaden, usw.).

Reinhard