Trafodimensionierung / Verstärkerleistung

Hallo,

guggst Du mal hier:
http://www.hifi-foru...rum_id=103&thread=19
Ziemlich weit oben sind ein paar Formel zur Berechnung des Leistungsbedarfs.

Hi,

mich würde mal die Schaltung für Deinen LM interessieren!!!

Danke, Ciao Phil

Netztrafoleistung = 1,5 mal Gesamtnennausgangsleistung
Also 1,5 x 2x 20W = 60W Trafoleistung

hallo dominique

bei 20W an 4 Ohm beträgt der spitzenstrom an der last ca 3A. der durchschnitts-strom den der verstärker aufnimmt beträgt dann ca 1A. die betriebsspannung am IC ist ca +- 16 V. dann ist die aufgenommene leistung pro kanal ca 32W. damit bist du bei der empfehlung von ultaschall.

gruss hjuergen

@Zucker
Das ist eine schöner Text, aber ich kann die passenden Stellen für mich nicht recht finden.
Diese ganzen Berechnungen für die diskrete Endstufe bringen mich als Halblaien durcheinander.

@Ultraschall und haju
Sind das Überschlagswerte? Kann ich in der Kürze leider nicht ganz nachvollziehen.

@trip-pcs
Habe noch keinen Plan gemacht, aber weit vom einfachen Vorschlag wie z.B. in den Datenblättern oder einfachen Gainclones werde ich nicht abweichen.


Also vielleicht stelle ich meine Rechnung doch kurz dar...

Ich will am Verstärkerausgang:
20W @ 8Ohm: U=12,6V I=1,56A und auch:
20W @ 4Ohm: U= 9V I=2,24A

Daraus ergibt sich eine

* Spannungsforderung: (8Ohm Last sind hier maßgebend) (Amp Headroom (Dropout Voltage/Clipping) berücksichtigen)
12,6Veff = 17,8Vp
LM1876 Dropout @8 Ohm & Vsupply=23V ergibt 5,3V Dropout ...dann bleiben 17,7V für den Amp (entspricht fast genau meiner Mindestforderung)
(siehe auch das Diagramm auf S.10 im Datenblatt)
Mein Netzteil sollte also mindestens +-23V liefern.

* Stromforderung: (hier ist die 4Ohm Last maßgebend)
2,24A
Hier bin ich mir nicht ganz sicher:
Wenn ich aus dem Trafo nach dem Gleichrichten mit Hilfe des Kondensators die 1,41-fache Spannung beziehe (na gut, je nach Größe des Kondis ist der Faktor entsprechend kleiner)
brauche ich dann nicht einen Trafo, der mir um diesen Faktor mehr Strom liefert als ich rausziehe, damit die Leistung gleich bleibt?

Das wäre dann 2,24A x 1,41 (im unerreichbaren Maximalfall mit Riesenkondensatoren) = 3,16A
Beide Kanäle zusammen: 6,3A

Wenn man verlangt, daß bei 4Ohm und bei 8Ohm eine Dauerleistung von 2x20W erbracht werden können, sollte schon ohne Berücksichtigung Gleichrichterdiodenspannungsabfall (Ui, langes Wort!) und evtl. niedrigere Netzspannung,
der Trafo 2x23Vx6,3A = 290VA liefern können!

Das kann doch nicht sein!
Andererseits weiß ich auch nicht, wo mein Fehler liegt!
Und um vielleicht beim nächsten Amp eine Faustformel zu benutzen, möchte ich wenigstens wissen, wie's geht. So wie jetzt stehe ich ziemlich im Regen, obwohl ich mich bemüht habe, die Rechnung korrekt durchzuführen!
Sind letzten Endes die bei Verstärkern angegebenen Leistungen immer nur Spitzenleistungen?

Vielen Dank für die Hilfe
Grüße,
Dominique

Das sind Überschlagswerte. Die ergeben sich, wenn man den Wirkungsgrad eines AB-Vertsärkers kennt und von ausreichender Trafoleistung bei gleichzeitiger Vollausteuerung beider Kanäle ausgeht.

Je nach Ansprüchen und Geldbeutel bzw. Highendambitionen, wählen einige den Faktor 1,5 kleiner (0,9...1,2) oder bei Highend höher (oft bei 2...3)

Klar ist so ein größeres Netzteil teurer, größer, schwerer...
Aber die Betriebspannung bricht bei Belastung weniger ein und es gibt, je nach Schaltung mehr oder weniger, ein Durchschlagen der Betriebsspannuung auf die Ausgangsspannuung des Verstärkers. Das nennt sich Betriebsspannungsunterdrückung"
Aber da spielen auch noch die Elkos eine große Rolle.

Aber das alles nur am Rand.

Mit Faktor 1,5 bist Du schon ganz gut und solide unterwegs.

@Zucker Das ist eine schöner Text, aber ich kann die passenden Stellen für mich nicht recht finden. Diese ganzen Berechnungen für die diskrete Endstufe bringen mich als Halblaien durcheinander.

Nix anderes als Deine korrekte Berechnung

Also vielleicht stelle ich meine Rechnung doch kurz dar... Ich will am Verstärkerausgang: 20W @ 8Ohm: U=12,6V I=1,56A und auch: 20W @ 4Ohm: U= 9V I=2,24A Daraus ergibt sich eine * Spannungsforderung: (8Ohm Last sind hier maßgebend) (Amp Headroom (Dropout Voltage/Clipping) berücksichtigen) 12,6Veff = 17,8Vp

steht da ziemlich weit oben:

Die Gleichspannungsleistung des Trafos: P=max = Ub² / (2 x pi x (RL + Re) P=max = 64V² / (6,28 x 4,22R) P=max = 4096 / 26,5 P=max ca. 154W Eine Daumenpeilung für die Gleichspannungsleistung ist: P=max ca. Pa / 0,7 P=max ca. 105W / 0,7 P=max ca. 150W

LM1876 Dropout @8 Ohm & Vsupply=23V ergibt 5,3V Dropout ...dann bleiben 17,7V für den Amp (entspricht fast genau meiner Mindestforderung)

Was Du nicht ändern kannst, sind die Emitterwiderstände Re, weil die im Chip drin sind. Auch mußt Du bei einem Chip mit ca. 2V Ub mehr pro Seite rechnen, weil die End-T da drin meist nicht auf der letzten Rille RiL gefahren werden. Außerdem gibt es oftmals diverse Spannungsniveaus, die man bei einer Diskreten mit 2 x 2 Spannungen ausgleichen kann.
Die 5.3V müssen dann natürlich mit dazu.

Mein Netzteil sollte also mindestens +-23V liefern.

Dein Netzteil muß pro Seite an 4R Last bei 20W sin liefern:

12.64 für die reine Last
(20W x 4R = 80, daraus die Wurzel = 8.95V~)
2.65V Uv an Re, RiL, diversen Reserven,

Summe 15.3V x 2 = 30.6V

Und dazu muß natürlich noch der Spannungsverlust am Gleichrichter addiert werden. Pro Ventil bei normalen D etwa 600 bis 700mV, bei Schottky etwa 300mV.

Im Endeffekt benötigst Du also 2 x 12.2V~ vom Trafo (2 x 12V~, die gibt es)

* Stromforderung: (hier ist die 4Ohm Last maßgebend) 2,24A Hier bin ich mir nicht ganz sicher: Wenn ich aus dem Trafo nach dem Gleichrichten mit Hilfe des Kondensators die 1,41-fache Spannung beziehe (na gut, je nach Größe des Kondis ist der Faktor entsprechend kleiner) brauche ich dann nicht einen Trafo, der mir um diesen Faktor mehr Strom liefert als ich rausziehe, damit die Leistung gleich bleibt? Das wäre dann 2,24A x 1,41 (im unerreichbaren Maximalfall mit Riesenkondensatoren) = 3,16A Beide Kanäle zusammen: 6,3A

20W sin / 8.95V = 2.235A~
2.24A~ x 1.4142 = 3.16A
beide Kanäle dann logischerweise 6.3A im Spitzenwert.

Die Gesamtspannung des Trafo beläuft sich auf 24V~. Wird nur ein Enstufenkanal geklemmt, dann kann nur ein End-T der Endstufe leitend sein. In dem Fall wird also im Maximum eine Trafowicklung mit 3.16A belastet, die andere bleibt fast unbelastet (Ladestrom Elko). Bei 12V~ und 3.16A Is benötigt man demzufolge 38VA. In diesem Moment stellt der Trafo die unbenutze Wicklung zurück und stellt alles Verfügbare der aktiven Wicklung zur Verfügung.
Wenn 2 Kanäle geklemmt werden, dann muß man natürlich x 2 rechnen, 76VA.
Das ist so aber nicht korrekt, da Uv mit 2.65V so nicht wirksam ist.

Setzen wir mal obige Formel ein und setzen voraus, daß die Re 0.22R haben.
P=max = Ub² / (2 x pi x (RL + Re)

Ub = 2 x 12.64V= für die reine Endstufe = 25.28V
Rl = 4R

P=max = 25.3V² / (6,28 x 4,22R)
P=max = 640 / 26,5
P=max ca. 24.15W

Jetzt nehmen wir die Daumenpeilung von oben:

P=max ca. Pa / 0,7
P=max ca. 20W / 0,7
P=max ca. 28.57W

Für 2 Kanäle im ungünstigstem Fall (gegensätzliche Öffnung der End-T der beiden Kanäle) müssen also wenigstens 58VA + Sicherheitsaufschlag (Ladestrom der unbenutzten Seite, diverse andere Stromzieher) zur Verfügung stehen.
Im Handel gibt es m.W. 2 x 12V~ / 80VA, das passt.

Hallo,

kommt zwar etwas spät, aber:
Danke für Eure Hilfe!
Zucker, Du gibst Dir immer so große Mühe, daß man schon ein schlechtes Gewissen bekommt!

Also war meine Rechnung gar nicht so falsch.

Habe eben das IC als Black Box betrachtet und im Datenblatt nach ner Dropout Spannung gesucht, während Ihr anscheinend bei einer typischen Class-AB Schaltung gleich wißt, was Sache ist...

Aber einen höheren Leistungsbedarf als Ultraschall's Standardwerte habe ich schon, weil ich die gleiche Leistung an 8 und an 4 Ohm fordere, während man ja normalerweise nur für eine Last auslegt.
Wenn ich jetzt für 4 Ohm auslege und soundsoviel VA brauche, müßte ich bei gleichem Leistungsbedarf auch an 8 Ohm die Trafoleistung mit 1,41 multiplizieren (wenn ich da jetzt keinen Denkfehler mache).

Naja, in jedem Fall baue ich mir erst mal nen Miniverstärker, jetzt aber doch mit 2xLM1875.
Entweder mir läuft auf Ebay noch ein passender Trafo über den Weg oder ich nehme zwei 2 x 14V / 30 VA Trafos, deren ich noch 3 hier rumliegen hab. (Luxus: Dann hab ich je einen Trafo pro Kanal)
So einen Trafo hab ich gerade an einem Testaufbau und die Spannung nach dem Gleichrichter liegt immer noch 21V bei normallautem Musikhören... das ist mehr als ich erwartet hätte, schließlich liegt ja schon eine gewisse Last am Trafo an.

Viele Grüße,
Dominique