Wie wichtig ist die Kondensatorkapazität?

hallo,
die kondensatorkapazität hat auswirkung auf die restwelligkeit , das heisst die qualität der gleichspannung zur versorgung der endstufe. eine gewisse kapazität ist also notwendig , manche übertreiben es aber.

Hallo baltasar,

merci schon mal,... ab wann is es denn übertrieben deiner Meinung nach?

Das liesse sich berechnen.
Angenommen, Du hättest einen Verstärker, der an 4 Ohm 100W liefert, so wäre der Spitzenstrom durch den Lautsprecher 7,07A
Der Verstärkerstrom durch die Transistoren wird also irgendwo bei etwa 7,2A sein und die minimale Gleichspannung müsste (je + und -) ca. 31V sein.

Aus dem Netztrafo kommt eine Wechselspannung, die gleichgerichtet wird und dies durch die Doppelweg-Gleichrichtung 100 max pro Sekunde.
Das bedeutet, dass der Kondensator (Elko) 100 mal pro Sekunde aufgeladen wird, in unserem Fall auf eine Spannung von etwa 32V. Jetzt muss die Kapazität des Elkos einfach so gross sein, dass die Spannung in der Zwischenzeit, in welcher nicht nachgeladen wird, nicht zu tief fällt, denn immerhin wird ja der besagte Strom von 7,2A aus dem Elko gezogen.
In unserem Beispiel sollte die Spannung um höchstens 1V abfallen, sodass sie im Minimum noch 31V beträgt.
Bei einer Kapazität von 1 Farad muss ein Strom von 1 Ampère 1 Sekunde lang fliessen, um die Spannung um 1 Volt zu verändern.
Wir haben 0,01S und 7,2A und 1V. Das ergäbe folglich eine Kapazität von 72'000 Mikrofarad.

Wenn man nun aber hergeht und die Trafospannung so erhöht, dass im Leerlauf 33V am Elko entstehen, so darf die Spannung um 2V absinken, dass die 31V nicht unterschritten werden. Und in diesem Fall würden 36'000 Mikrofarad genügen.
Man kann daher nicht einfach sagen, die höhere Kapazität sei besser, weil es auf die gesammte Schaltungsauslegung des Netzteils ankommt.

Weiter ist es so, dass ja die Spannung vom Trafo her sinusförmig ansteigt und erst, wenn diese höher ist als die Spannung, die noch am Elko verblieben ist, erst dann kann dieser wieder aufgeladen werden. Und das auch nur bis zu Scheitelpunkt der Trafospannung. Der eigentliche Ladevorgang ist also möglicherweise weniger als 1 Millisekunde lang, wenn wir mit dem Spannungsabfall von 1V und einer Kapazität von 72'000 Mikrofarad rechnen.
Nun wird ja dauernd ein Strom von 7,2A gezogen. Und das 10 Millisekunden lang, die Ladung ist aber nur 1 Millisekunde lang. Folglich muss in dieser einen Millisekunde Ladezeit die Energie zugeführt werden, die in den 10 Millisekunden Entladezeit abgezogen wird. Um das zu erreichen, muss also der Ladestrom 10 mal so hoch sein wie der Stromverbrauch, also 72 A. Das ergibt riesige Belastungsspitzen, die der Gleichrichter und der Trafo erst mal müssen liefern können. Ausserdem ergibt das auch auf der Masseleitung zwischen Trafo, Gleichrichter und Elko hohe Impulsspitzen, die je nach Printlayout das Tonsignal beeinträchtigen können.

Wenn man das Ganze so betrachtet, ist ein Verstärker mit einer Restwelligkeit von 2V letztenendes nicht schlechter als jener mit nur 1V, denn er erreicht die 100W an 4 Ohm alleweil. Aber der kleinere Elko und die schwächere Diode und der Trafo mit dem dünneren Draht sind billiger und es entstehen nur halb so grosse Impulsspitzen auf der Masseleitung.

Und noch viel schlimmer als diese Nachteile der grossen Kapazität sind jene, wenn bei einem sogenannten Tuning Elkos mit höherer Kapazität eingebaut werden. Wenn Trafo und Dioden nicht ersetzt werden, bringt die Übung nichts, ausser dass die Störungen vergrössert und über kurz oder lang die Dioden abgeschossen werden.