Audiophiler Class-D Verstärker

@ Tillg

Vielen Dank für Dein Angebot, aber ich habe inzwischen
in meiner Nähe einen Elektronik-Shop ausfindig gemacht,der zu Farnell,Spoerle,Schukat und Enatechnik Händlerkontakt hat.
Über diesen Shop kann ich kurzfristig die gewünschten
Bauteile zu akzeptablen Konditionen bekommen.
Ich habe mich jedoch bis jetzt noch von einer Bestellung
zurückgehalten.
Der Grund dafür sind die Unstimmigkeiten in den vorherigen Beiträgen , darüber, welches IC jetzt wohl das geeignetere ist.
Ich habe bisher nur Erfahrung mit dem IR2110.
Für meinen neuen Aufbau werde ich zunächst erstmal dabei bleiben, da ich davon auch einigen Vorat habe.
Wie gesagt, möchte ich ja auch in diesem Aufbau mit Bauteilen auskommen, die leicht beschaffbar sind.
In der kommen Woche kommt mein Gips ab.
Ich hoffe, daß ich dann wieder einiger Maßen beweglich bin.

@ alle

Der Optokoppler LT9910 dürfte nicht leicht beschaffbar sein.Abmessungen 12,5x12,5x12,5mm.
Hier eine mögliche Selbstbaualternative von Conrad, die noch deutlich kleiner wird.
Fotowiderstand A1060 Art.Nr. 183563-13 - €1.75
und
LED Art.Nr. 185862-13/ 5mm weiß,superhell - €2.29
fest gegeneinander in einen schwarzen Schrumpfschlauch geschoben, mit Skalpell die Enden nach dem Schrumpfen glatt schneiden.(Achtung vorsichtig, nicht zu heiß schrumpfen!)
Anordnung wird etwa 12mm lang,Durchmesser etwa 6mm. Beine abwinkeln und flach auf die Leiterplatte legen.
Der Foto-Widerstand regelt bei voller Beleuchtung bis unter
1k herunter, der des LT9910 bis etwa 700 Ohm.

@Ampericher: Warum weiß? Wo hat der LDR seine größte spektrale Empfindlichkeit?

@ Rumgucker

Du kanst auch andere Farben nehmen, ich habs mit weiß probiert und funkt.
Hast Du eigentlich immer was zu nörgeln?
Ich wünsch Dir Durchfall, kurzen Arm und kein Papier,
und nen kaputten Lötkolben.

Gib mal 'n Tipp, was macht man jetzt dabei mit 'nem Lötkolben? Ich würd dann doch lieber 'n Föhn nehmen.

Tillg

@Ampericher:
bastel Dir ne Stroh-Puppe, schreib "Rumgucker" drauf und stich mit dunklen Woodo-Flüchen spitze Schraubenzieher rein. Aber vegiß nicht, den anderen Deine Puppenmaße mitzuteilen. Die wollen bestimmt auch mal rumstechen. Ich schreib Euch dann, wo es mich zwickt.
P.S.: wie ist das eigentlich mit Deinem Gipsarm passiert, Ampericher?

@Ampericher:
Hier nörgelt keiner!
Wir suchen nur - hoffentlich gemeinsam - nach einer ultimativ-genial-einfachen SODFA-LTNF-Schaltung, die auch für jeden nachbausicher ist. Ich mache gerne Schaltungen, die auf Abhieb und auch immer wieder gut funktionieren. Und das gelingt mir auch meistens. Deshalb denk ich lieber vorher lange darüber nach. Da gibt es noch eine Menge Einzelheiten, über die man nachdenken muss, die Schaltung ist so noch lange nicht fertig.
Mit dem Begrenzer bin ich z.B. so noch nicht zufrieden. Er wird nur von einer Halbwelle angesteuert. Eine leerer Koppelkondi beim Umschalten am Eingang kann den Amp aber z.B. in die andere Richtung in die Begrenzung treiben.
Apropos Eingang: ich hätte ihn lieber vollsymmetrisch. Hier sollte man beide Varianten realisieren. Und gegen Gleichspannung muss man am Eingang auch entkoppeln (zumindest vorsehen). Kann ja alles Mögliche angeschlossen werden.
Und für C11&12 sollte man auch nicht irgendwelche Elkos aus der Wühlkiste nehmen. Und was das Netzteil können muss, sollte man sich auch genau überlegen. Wenn einer ein Schaltnetzteil nehmen will, kann er die Elkos nach dem Motto „Ich hab ja keine 100Hz“ beliebig klein machen, im Vertrauen auf die Stromlieferfähigkeit der Schaltstufe. Bei Halbbrücke wird jeweils ein Elko mit dem, was die Tiefpassdrossel übrig hat. Aufgeladen. Das kann der Elko nicht an’s Netzteil abgeben. Das muss er aufnehmen, ohne dass bei NF-f_gu seine Spannung erheblich steigt. Nicht ganz umsonst macht Beobachter auf Vollbrücke.
Von Bauelementeselbstbastelei halte ich überhaupt nichts. Man kann eigentlich davon ausgehen, dass Hersteller ihre Teile die sie bauen auch los werden wollen, also kriegt man die auch irgendwo. Schrumpfschlauch gibt es übrigens auch nicht überall cm-weise. Und eine ganze Rolle ist auch schweineteuer.

Tillg

@ Rumgucker

Bei uns in einer benachbarten Kneipe gibt es einen ähnlichen,wie Dich.
Da hab ich kürzlich wohl einmal mit rechts zu hart zugeschlagen.

Nein,Du willst es nicht wirklich wissen, wir sollten hier lieber bei der Technik bleiben.

@ alle

Hat sich schon mal jemand mit IR2010 befaßt?

@Tillg

Jetzt zufrieden mit dem Begrenzer?

http://img61.exs.cx/img61/4092/begrenzerms76ea.jpg

Für einen symmetrischen Eingang braucht man nur R22 wegzulassen.

Nimm uns doch nicht die ganze Arbeit ab!

Jetzt ist mir auch ein Spruch für da unten eingefallen:

@ Beobachter

Wie begrenzt die Schaltung eigentlich, "flattert" sie im Rhytmus der NF, am Begrenzungspunkt?

Ampericher schrieb:

Hat sich schon mal jemand mit IR2010 befaßt?

Ah, guter Tipp.
Der sieht dem 2110 verdammt ähnlich (low-volt-Variante). Und hier versteht man auch, wie das mit „3.3V logic compatible“ zu verstehen ist. Der Logik-Teil wird extra versorgt, und je nach angelegter V_DD ändern der seine Eingangsschwellen.
Und jetzt habe ich auch noch einen Wert gefunden, der zeigt, dass es sich mit der Differenz der Schaltzeiten zwischen unterem und oberem Treiber genauso verhält, wie beim 2011: den Wert MT (Figure 6 bei beiden).
Der 2010 sieht eigentlich insgesamt gut aus. Er verzögert bei t_off weniger als der 2011 und hat eine „eingebaute“ Totzeit von 30ns, die sich aber im ungünstigsten Fall zu 15/45ns aufteilen können. Das sieht aber bei den Anderen nicht besser aus. Der 2011 kann nach den Datenblatt in eine Richtung getrost gar keine oder gar eine negative Totzeit haben.
Ich finde, wir sollten den IR2010 nehmen. Er hat auch noch eine Abschaltmöglichkeit, wenn man will. V_DD kann auch auf V_CC liegen, dann müssen nur R11 und R12 größer.

Gruß Tillg

@ Tillg

Das entspricht auch meiner Überlegung.
Das Teil gibts auch bei Conrad.Aufgrund der blöden Suchmaschine schwer zu finden.

IR2010 Art.Nr. 16 43 15-LN

Amperichrt schrieb:

Wie begrenzt die Schaltung eigentlich, "flattert" sie im Rhytmus der NF, am Begrenzungspunkt?

Nö, die "schalten" offenbar soft, weil sie träge sind. Im Datenblatt steht für t_on und t_off je 40ms.

Ja, aber immer noch flattern.
Wünschenswert wäre schon, eine Abschaltung von etwa einer Sekunde zu haben,bei gleichzeitigem Anschalten einer LED, angenehmer für das Empfinden.

Ich weiß ja nicht, ob es angenehm ist, wenn die Musik einfach aussetzt. Außerdem sollte genug Reserve da sein, dass es zu so etwas gar nicht kommt. Ich glaub auch nicht, dass hier was flattert. Andere (Zucker) haben so was auch zur Regelung eingesetzt, und beschreiben die Wirkung als sehr positiv (softclipping).

@Alle: Was meint ihr dazu?

Mit der Anzeige der Übersteuerung ist natürlich eine gute Idee. Beobachter hat in seiner letzten Schaltung die Extra-LED weggelassen, die könnte aber getrost wieder rein. Allerdings würde sie auch nur kurz blinzeln. 1s leuchten währe OK. Retriggerbares Monoflop. Währe kein Problem, die Spannung an der LED im Koppler kann man dazu abgreifen, die liegt wegen der Dioden nahe an der Masse. Aber jetzt wird’s Rumgucker bestimmt schon wieder zu kompliziert. Pieckt’s dich schon?

Tillg

Mit dem IR2010 funktioniert die Sache auch. Vorteilhaft ist die intelligentere Pinbelegung gegenüber dem IR2011. Weiterhin könnte man den shut-down-Pin für eine optionale Schutzschaltung ( DC-, und/oder Überstromschutz ) nutzen.

http://img206.exs.cx/img206/4931/sodfa02ms72hi.jpg

Noch was zum Clippingverhalten eines Limiters mit LDR-Koppler:

Grundsäzulich ist ein LDR für diese Anwendung kaum zu übertreffen! Positiv ist nicht nur, dass er keine hörbaren nichtlinearen Verzerrungen erzeugt und wie bereits gesagt "langsam" begrenzt.
Er hat darüber hinaus eine gehörmäßig sehr angenehme, asymmetrische Regelgeschwindigkeit: "Langsam" wird er niederohmig ( weiche Pegelbegrenzung ), "sehr langsam" wird er wieder hochohmig. Das verhindert den sogenannten "Pumpeffekt", der bei Limitern mit zu schneller Erholzeit auftritt.

Auch wenn ein LDR ( zumindest für NF-Spannungen kleiner als etwa 2Veff ) keine hörbaren Verzerrungen erzeugt, sollte man ihn für Limiter-Anwendung daher nie in den Signalweg, sondern stets gegen Masse schalten.

@ Beobachter

So weit ich weis, sperrt das IR2010 wenn SD auf + liegt.
So ist es zumindest beim IR2110.
Bei nicht Gebrauch einfach offen lassen,interner Pulldown-Widerstand vorhanden.

@Ampericher

OK, konnte dabei nur raten, denn das geht weder aus dem Datenblatt für den IR2010, noch aus dem des IR2110 hervor. Es soll ja auch Logikbausteine geben, bei denen die Funktion des SD-Eingangs genau anders herum ist.

@Ampericher: Richtig.
Siehe Figure 1. Input/Output Timing Diagram
und Figure 5. Shutdown Waveform Definitions

So könnte ich mir die Übersteuerungsanzeige vorstellen, angeschlossen an die Koppler-LED in Beobachters Begrenzer. Sie leuchtet lange nach und geht soft aus.
---------
Um die ganze SODFA-LTNF-Schaltung möglichst einfach zu versorgen (einfaches Netzteil), würde ich die niedrigen Versorgungsspannungen auf der Platine aus +/- Ub ableiten wollen. Für analoge Abwärtsregler ist die Spannung zu hoch.
Es gibt den Step Down Switching Regulator LM5007 (bis 80V) und kompatibel LM5008 (100V). Allerdings nur in MSOP (währe für mich kein Problem). Und nur für positive Spannungen.
Fällt euch etwas besseres ein, und etwas für die –5V?

@Beobachter:
Kannst du "auf Anhieb" sagen, wie viel Strom jeweils benötigt wird? Du hast doch bestimmt schon mal gerechnet.

Gruß Tillg

Bevor ich mich für die Vollbrücke entschied, wollte ich zunächst die IRF-Applikation als Basis für einen ersten SODFA-Versuch verwenden. Den Entwicklungsschritt habe ich dann übersprungen, es sind aber noch ein paar Schaltpläne übrig.

Unter anderem auch dieser:

http://img206.echo.cx/img206/6627/lm25943ms77fy.jpg

Hier noch das passende Layout. Originalgröße ist etwa 45mm x 55mm.

http://img228.echo.cx/img228/3067/259438rd.jpg

Noch eine Bemerkung zu dem Wandler für "-55+12V". Mit R5, C10 und R4 schaltet er verzögert ein, damit die +-5V sicher aufgebaut sind, bevor der MOSFET-Treiber seine Betriebsspannung erhält.

Ein MOSFET-Treiber zieht bei 400kHz ca. 30mA, alle anderen Ströme sind den jeweiligen Datenblättern zu entnehmen.

Der LM2594HV ( National ) hat eine max. Eingangsspannung von 60V. Es gibt ihn sowohl für verschiedene Festspannungen, als auch über R-Teiler einstellbar.

Die Drosseln gibt es bei Bürklin, Typ Neosid SMs42. Es sind sehr kleine, aber leistungsstarke und sehr streuarme SMD-Drosseln mit fast geschlossenem Ferritkörper.

@ Tillg

Deine Schaltung ist sehr aufwändig, um eine LED zu betreiben.
Aber das war nicht das Problem.
Es ging mir darum, die Klippfunktion für etwa 1 Sec.
aufrecht zu erhalten, um eine definierte Mindestabregelzeit zu haben.
Bei NF-Frequenzen mit Pausen würde der Koppler im ungünstigsten Falle,im Rhythmus von etwa 40 mS. an und aus gehen und somit das NF-Signal flattern.
Vieleicht würde es genügen, einen Elko über die Koppler-LED
zu legen, um wenigstens eine bessere Verzögerung zu haben?

@Beobachter:
Schön schön!

Aber sag mal, den Negativregler halte ich für etwas abenteuerlich. Das "GND" für U5 schwingt gegenüber GND mit dem Ripple der eigentlichen Ausgangsspannung hinter dem ersten Tiefpass. Hast du oder jemand anders das schon ausprobiert? Sollte man R2 nicht auch gegen eine Drossel ersetzen, oder eine in Reihe, damit davon nicht auch noch was auf V_in kommt?
Und wozu ist D4? D2 ist mir auch nicht völlig klar.

Und dann sind mir die 60V etwas knapp. Das begrenzt Ub, falls jemand mehr haben möchte (ich nicht). Und auch bei 55V, man muss ja immer mit Überspannungen rechnen. Für die –5V hast du ja schon etwas von Ub "verbraten".

Den LM5007 (80V) soll es auch in CERDIP geben.

Gruß Tillg

@Ampericher

Ampericher schrieb:

Es ging mir darum, die Klippfunktion für etwa 1 Sec. aufrecht zu erhalten,

Versuch ich dir ja auszureden.

Bei NF-Frequenzen mit Pausen würde der Koppler im ungünstigsten Falle,im Rhythmus von etwa 40 mS. an und aus gehen und somit das NF-Signal flattern.

Tut er eben nicht. Der Koppler wirkt integrierend. Er regelt Übersteuerung einigermaßen Weich runter, bis zur Grenze, und hört dann sofort auf, da geht also nichts an und aus, das ist analog. Dann regelt er langsam wieder hoch. Das funktioniert so ähnlich, wie eine Aussteuerautomatik in Tonbandgeräten.
Die Zeitangaben t_on und t_off im Datenblatt irritieren vielleicht ein wenig. Sie beziehen sich auf R-Änderungen bis 63 bzw. 37%. Auch die Zeiten sind praktisch nicht wirklich symmetrisch. t_on gilt für einen bestimmten Strom (leider steht im Datenblatt nicht, für welchen). Bei Kräftiger Übersteuerung regelt die Schaltung auch schneller runter.
Beachte bitte auch die Werte R01 und R05.
Das ganze ist eine Regelschleife bei der der Koppler die Tiefpass ist. Bringst du einen zweiten Tiefpass hinzu, gibt es die Probleme, die du sicher kennst. Sie ähneln dem, was du beschreibst.

Deine Schaltung ist sehr aufwändig, um eine LED zu betreiben

Mach sie einfacher!

Eine LED in Reihe mit dem Koppler, wie bei Beobachter, würde bei Übersteuerung ab und zu mal blinzeln. Mit meiner Schaltung leuchtet die LED bei rhythmischer Übersteuerung kontinuierlich, und erlischt nach ca. 2s (schätze ich, kommt auf die Schwellspannung vom 2. FET an).
Man kann da wo –5V steht auch Masse anschließen, und die LED an +5V. Dann geht die LED softer aus (bei entsprechender Erhöhung von C oder parallelem R).

Gruß Tillg

@Ampericher

Da "flattert" gar nichts! Hast Du meinen Beitrag Nr. 670 überlesen? Ich setze LDR-Koppler schon seit vielen Jahren als Limiter ein. Das ganze künstlich noch träger zu machen, dürfte nach hinten losgehen.

@Tillg

Die Schaltungen sind dem sehr umfangreichen Datenblatt des LM2594 entnommen. Praktisch aufgebaut habe ich das ganze nicht, sollte aber problemlos funktionieren und wird auch in der IRF-Applikation so ähnlich gemacht.

OK, ich habs noch nicht erprobt, wenn es so ist, ist meine Befürchtung unbegründet.

Mir ist auch noch ein passender Spruch für "da unten" eingefallen!

Well, and what's A.C.C.?

A.C.C.akut gegen geistigen Durchfall.

Ihr könnt von Glück reden, wenn ich euch ungebildeten Ignoranten überhaupt noch schreibe.

A.C.C. ist natürlich Arthur Charles Clarke, Autor von "The City and the Stars", "Childhood´s End", "Profiles of the Future", "2001", um nur die bekanntesten Werke zu nennen.

Der Spruch unten ist das von ihm postulierte "Dritte allgemeine Gesetz der Zukunft".

Die beiden anderen wollt ihr ja sowieso nicht wissen.

Zur Strafe gibt es noch einen Schaltplan oben drauf, mit einer etwas anderen Art der Spannungsversorgung für die Vorstufe!

http://img94.echo.cx/img94/8756/sodfa03ms75zd.jpg

Im Plan fehlt noch ein LC-Hochpass vor TR1, damit der bei NF-Aussteuerung nicht in die Sättigung geht.

Tillgs Übersteuerungsanzeige braucht mehr Bauteile als der ganze Sodfa.

Der SODFA-Kern allerdings hat mittlerweile großen Charme! Je mehr Beobachter in die Belletristik des letzten Jahrtausends abtaucht, desto pittoresker werden seine Entwürfe.

So langsam wird der SODFA überschaubar.

Er war schon immer überschaubar,aber bei manchen Leuten dauert der Durchblick etwas länger.

Quatscht hier nicht rum, tut was!

Wer hat denn alles Interesse an einem Layout? (wenn die Schaltung fertig ist, und das könnte sie bald sein).
Ich würde eine Monoplatte machen, für +/- Ub und mit symmetrischem Eingang (den man natürlich auch asymmetrisch anschließen kann). Dann bräuchte man extra nur ein Netzteil mit den 2 Spannungen, also die 3 weiteren Versorgungsspannungen auf jeder Karte erzeugen, nach Beobachters Methode. Und dann kann man von mono bis X.1 alles machen oder sie in Aktivboxen stecken. Ich würde speziell noch einen Umschalter (Jumper) SOFA – SODFA einbauen, damit man überhaupt einen Vergleich hat (Stunde der Warheit).
Bin schon beim Bauteile kreieren.
Wie währe es mit AD8221 im Eingang (Timos Spezialität)?
Und was ist mit SMD? Könnte Platten auch fertigen lassen. Kost natürlich was. Je mehr und kleiner, desto weniger. Ich will’s natürlich nicht kommerzialisieren, nur für Interessenten im Forum halt. Ich denke, Beobachter hat da nichts gegen. Er hat uns ja schließlich die Brocken hingeworfen.

Und wenn einer eine bessere Idee hat, nur zu. Z.B. Für Übersteuerungsanzeige. Kann man auch weglassen bzw. nicht bestücken. Ist andererseits alles Wald und Wiese.

Tillg

PS
Nach Beobachters erster Methode.
Die zuletzt gepostete Schaltung nehm' ich mal nicht so ernst!

Und die Kernfrage müsste noch endgültig geklärt werden. Gibt’s schon weitere Erfahrungen mit Eisenpulver?

Ich habe das Layout für die Modulplatine mit den Spannungswandlern so ausgelegt, dass sie mit leitenden M2-Abstandsbolzen waagerecht über die Basisplatine geschraubt werden kann.

Eine Übersteuerungsanzeige mit verzögerter Abschaltung erfordert ( incl. LED ) nur 6 weitere Bauteile:

http://img218.echo.cx/img218/8649/indikatorms76jm.jpg

@Beobachter:

Die funktioniert aber nur für die Begrenzung mit Signalgewinnung von nur einer Seite. Ich bin aber von dieser Schaltung ausgegangen:
http://img61.exs.cx/img61/4092/begrenzerms76ea.jpg
Und da hat man mit deinem 6-BE-Entwurf Trauer.

Gruß Tillg

PS:
Die Schaltung kannst du in deiner Vollbrücke gut nehmen.

Habe soeben das Layout für meinen neuen SODFA-Brückentreiber fertiggestellt, sogar mit Optokoppler und Spindeltrimmer jeweils an der richtigen Stelle, damit die "Klötze" ( der LT9910 mißt übrigens "nur" 6.8mm x 6.4mm x 6.3mm ) nicht an den M3-Schrauben der MOSFETs kratzen.

R1 und R2 sind dem Platzmangel zum Opfer gefallen, und das war auch gut so, denn nach erneutem, gründlichem Studium des Datenblattes für den LT1720 konnte ich feststellen, das dieser bereits eine genau für den hier geforderten Einsatzzweck optimierte interne Hysterese aufweist.

Als Miniaturisierungsfanatiker kommt man eben doch schneller zur optimalen Lösung.

@Tillg

Dein neuer Entwurf für die Übersteuerungsanzeige gefällt mir schon wesentlich besser!

@ Beobachter

Ich habe eine Frage zum LT1720.
Ist die Verwendung dieses Bausteins sinnvoll,mag vieleicht blöd erscheinen, ich meine durch das langsamere, nachfolgende HIP2101 wird dieses ja wieder ausgebremst?

Im Gegensatz zu den IRF-MOSFET-Treibern hat der HIP2101 keine interne Totzeit, schaltet dafür aber wesentlich schneller und auch für beide MOSFETs in der Halbbrücke symmetrisch. Das gab den Ausschlag für die Wahl des HIP2101 in der "high-tech"-Vollbrückenversion.

Der LT1720 hat jetzt die Aufgabe, eine definierte und möglichst genau dosierbare Totzeit im Bereich von 10ns bis 30ns zu generieren. Dazu muß er so schnell wie irgend möglich sein.

@ Beobachter
OK, danke.

Die folgende Schaltung zeigt, dass eine SODFA-Vollbrücke auch alles andere als kompliziert sein kann!

http://img201.echo.cx/img201/6665/sodfa4080ms72aa.jpg

Mit dem Schalter kann man zwischen SODFA und Hysteresewandler umschalten.

Mit R5 und R6 läßt sich die Totzeit laut Datenblatt HIP4080A sehr präzise einstellen.

Der interne Komparator ist sicher nicht so gut, wie ein LT1016, oder AD790. Er dürfte jedoch völlig ausreichen, wenn man bedenkt, dass z.B. bei IRF ein simpler CMOS-Schmitt-Trigger die Schaltschwellen bestimmt.

C12 muß für 400kHz auf 1n0 geändert werden. 560p dürfte aber auch noch funktionieren.

Ich sehe momentan absolut keinen Grund, weshalb DIESE Schaltung nicht ebenso gut sein sollte, wie die bisherige "low-tech"-Version.

Die Spannungsversorgung ist auf jeden Fall deutlich einfacher!

@Beobachter

Gratuliere, bei Dir kommen die Schaltungen, wie die Autos, vom Fließband.
Ich habe irgendwo gelesen, daß der HIP4080 abgekündigt sein soll, ich weis nicht was dran ist.