Endstufe begrenzt zu früh

Hallo,

gib bitte exakt an was Du nachgebaut hast, welche Ub anliegt.
Erstelle einen Plan und stell ihn hier ein, dann ist Hilfe möglich.

Hallo zucker,

hier ist der Plan.

http://img518.imageshack.us/my.php?image=endstufe2kr9.png

Dazu muss ich noch sagen, dass ich die Endstufe nicht für die Ansteuerung eines Lautsprechers verwenden will, sondern ich brauche eine Art Generator für einen frequenzabhängigen Motor. Der Motor benötigt 120V / 1,1A und ich wollte zwei Endstufen in Brückenschaltung verwenden, da ich keine Endtransistoren als Pärchen mit 400V Spannungsfestigkeit gefunden habe.
Beim Test der einzelnen Endstufe habe ich festgestellt, dass ich maximal auf 55V Sinus komme. Das wären 77V Scheitelwert + ca. 5V über Endtransistor und Emitterwiderstand – dann fehlen immer noch 7V, wenn ich das richtig sehe.

MfG bluejoky2

Bei 1.52A bleiben an jedem Emitter R (2.2R) schon mal 3.35V "hängen". Bei 89V und geschätzten 2V Uv über den End-T, stünden dann noch 59.5V Ua~ eff zur Verfügung. Vielleicht knickt auch Ub etwas ein bei Vollbelastung.

Die Spannung am Netzteil bricht bei Vollaussteuerung um 1,3V ein - bedeutet ca. 58V Sinus. Da sind noch etwa 3V, die irgendwo verloren gehen. Kann es sein, dass über den Transistoren 5V hängen bleiben?

Dann wird wohl ein "dickeres" Netzteil her müssen. Bis auf die letzte Rille geht das meist aber dennoch nicht.

Die Uv über den T kannst Du doch messen, zwischen C und E des T bei Vollaussteuerung.

Beim Netzteil kann es höchstens an den Elkos liegen, die mit 4700µF vielleicht etwas zu gering bemessen sind. Der Trafo, den ich für Experimentierzwecke verwende bringt am Ausgang bis zu 10A bei 100V und dürfte sich von den max. 1,5 A nicht beeindrucken lassen.
Habe mal per Stelltrafo die Ub nachgeregelt, sodass auch bei Vollaussteuerung (kurz bevor das Clipping einsetzt) noch 89V zur Verfügung stehen. Am Ausgang waren dann 56V Sinus zu messen, also ein Gewinn von 1V. Über den Endtransistoren habe ich eine Wechselspannung von 56,5 V und über den Emitterwiderständen 1,2V gemessen. Der Strom durch den Lastwiderstand betrug dabei 925mA.
Die Betriebsspannung zu erhöhen ist nicht das Problem. Meine Überlegung war, dass die Verlustleistung für die Endtransistoren zu groß wird, wenn sie nicht voll durchsteuern. Wie warm darf der Kühlkörper bei isolierter Montage eigentlich werden? Habe nach einer Stunde Betriebszeit und Vollaussteuerung 63°C gemessen, bei einer Umgebungstemperatur von 16°C. Ist der Kühlkörper dafür ausreichend, oder sollte er vergrößert werden, zumal noch ca. 15W fehlen.

+(-)89V Ub

56V~ Ua eff (1Khz?) = 79.2V Us
1.2V~ Uv Re (1Khz?) = 1.7V Us. Das kann irgendwie nicht sein. Bei 1.5A und 2.2R vernichtet der Re 3.3V Us, also 2.33V~
Wenn Ua am Ausgang 79.2V Us beträgt, Uv über dem Re 3.3V Us, dann müßten am T 6.5V Us als Uce sat abfallen. Das würde einem Ri bei 1.5A von 4.33R ergeben. Das scheint bei Vollaussteuerung zu viel. Ein MJL 3281A (Datenblatt lag gerade hier) hat bei 1.5A Ic ca. 100mV! Uce sat.

Du mußt das ganze Spiel nochmal korrekt messen, bei 1Khz und Vollaussteuerung. Das dürfte auch ein normales Multimeter noch tun, besser einen Oszi mit dazu. Die Werte dann in Us umrechnen, das macht sich besser.
Einmal Ub+ gegen Masse, einmal direkt über der CE Strecke, einmal über dem Re und einmal über der Last.
Wenn oben 89V anliegen, dann müssen sich die Verlustspannungen aufteilen. Verschwinden kann nix.

Was auch noch sein kann:
Der Stromtreíber ist mit 150R Re angeknotet. Bei etwa 450mV wird der C4029 anfangen zu leiten. Das würde am Übernahmepunkt 3mA Ib bedeuten. Dynamisch holt sich zwar die Basis über den Treiber ihren Strom von Ub+ aber es könnte etwas wenig Querstrom durch ihn anliegen. Der eingezeichnete h21e liegt bei 39. Von daher passt das zwar auf letzte Rille mit R3, der sollte aber einen Iquer von x 9 haben. R3 und R4 auf 15R absenken dürfte eher passen. Allerdings müssen die Stromtreiber das auch abkönnen und der Strom für seine Basis auch noch genügen.
Der Stromtreiber hat auch eine Uce sat und die addiert sich zur Uce sat des End-T. Im ungüstigen Fall können dann beide schon jeweils 3V Verlust haben.
Außerdem muß der lieferbare Strom auch am Wendepunkt da sein, weil sonst durch die parasitären Kapazitäten innerhalb der CB Strecke Verluste auftreten, will heißen, der faule Sack von End-T macht erst etwas, wenn 1/10 Amplitude schon Geschichte ist.

Der Trafo sollte passen. Bei 10A und 100V wird es unter 10R Last kritisch. 4.7m für 1.5A genügen ebenfalls.
Was mir hier gerade auffällt:
100V Trafo - wie? 2 x 50V~? Dann ergibt das aber nur ca. 2 x 69..70V nach der Gleichrichtung. Das würde eine Ua~ max von ca. 47V ergeben.

Die Ptot:
63°C am Kühler ist kein Problem, allerdings kann es zum Problem werden, wenn T-außen gen 40° steigt. Im Moment hast Du nur 16°!
Die Berechnung für den Kühler müßte ich "Endstufenfred" mit angegeben haben. Dort nochmals nachsehen.

Der Motor als Last und Brückenbetrieb:
Ich kenne das nur von der Modellbahn her. Dort hab ich sowas eingesetzt, allerdings eben für 12V = und als PWM mittels 555 vornweg. Vielleicht wäre das aber besser, weil die T`s nur An oder Aus sind.

Edit:
Was mir grad noch so auffällt - R14 1MR ??. Da fließt ein Strömlein in der GK dahin, das eigentlich keins mehr ist. Wenn da wirklich eine v von 100 hin soll (ob das überhaupt geht bezweifel ich aber), dann für R12 100R und R14 10K.
Auch der Strom durch R10 passt nicht. 89V - 9.1V (ZD) = 3.6mA Dort sollten wenigstens 5...8mA fließen, sonst bist Du so ziemlich nahe am Knickpunkt der Kennlinie der Z.

Erst mal vielen Dank für Deine umfangreichen Ausführungen. Zunächst habe ich mir noch mal das Datenblatt der Endtransistoren angesehen. Dort ist angegeben, dass bei ca. 2A eine Spannung von 100mV an der C-E-Strecke abfällt. Danach habe ich alles noch mal durchgespielt und diesmal mit 1kHz (sonst habe ich Frequenzen zwischen 25 und 100Hz verwendet, da dies der Bereich ist, für den ich die Endstufe benötige).

Zunächst habe ich die Werte ohne Veränderungen an der Schaltung gemessen (UB war stets 89V / Die Werte in den Klammern entsprechen den Scheitelwerten):
UCE=59V~ (83,48V); URE=1,4V~ (1,98V); ULast=57,8V~ (81,79V).

Danach habe ich R3 und R4 gegen 15R-Widerstände getauscht allerdings auch gleich wieder rückgängig gemacht:
UCE=29,6V~ (41,88V); URE=0,57V~ (0,81V); ULast=29V~ (41V).

Anschließend habe ich R12 und R14 geändert:
UCE=57,7V~ (81,64V); URE=1,24V~ (1,75V); ULast=56,7V~ (80,23V).

Diese Änderung habe ich beibehalten und zusätzlich noch R10 gegen 10k getauscht:
UCE=58,6V~ (82,92V); URE=1,26V~ (1,78V); ULast=57,5V~ (81,36).

Die Angaben sind allerdings mit Vorsicht zu genießen, da der Moment, in dem die Begrenzung einsetzt nicht auf das Volt genau zu erkennen ist.
Kann es sein, dass der Eingang des Stromverstärkers die Spannungsverstärkerstufe zu stark belastet, wenn R3 / R4 mit 15 Ohm bemessen sind?
Bei dieser Variante setzte die Begrenzung zu erst bei der positiven Halbwelle ein und nicht symmetrisch wie sonst.
Vielleicht kann tatsächlich die Spannungsverstärkerstufe die benötigte Verstärkung nicht liefern, zumal ich festgestellt habe, dass die Begrenzung einsetzt, wenn die Eingangsspannung über 0,77V~ kommt. Könnte man da mit zwei zusätzlichen Stufen etwas bewirken und wie müssten die dimensioniert werden?
Habe mit dem Oszi auch mal an der Basis von T3 und T6 gemessen. An der Basis von T3 verhält sich die Spannung genau wie am Ausgang.
Hier habe ich mal ein paar Oszillogramme hochgeladen: http://img100.imageshack.us/my.php?image=oszillogrammejh9.jpg
Bild 1 zeigt die Wechselspannung am Ausgang, kurz bevor die Begrenzung einsetzt und Bild 2 zeigt die Ausgangsspannung, wenn man die Eingangsspannung weiter erhöht. Bild 3 und 4 zeigen die gleichen Situationen an der Basis von T6. Kannst Du damit was anfangen?

Mit dem Trafo (100V/ 10A), das war nur ein Beispiel, hätte auch schreiben können, dass er 1kW bringt. Für die UB stehen natürlich jeweils 89V +/- zur Verfügung.

Die Pulsweitenmodulation, wie sie bei der Modellbahn verwendet wird, ist für mein Problem sicher nicht geeignet. Der Motor den ich steuern möchte, lässt sich nur über die Frequenz in seiner Drehzahl beeinflussen (Kurzschlussläufer).

Hallo,

Kann es sein, dass der Eingang des Stromverstärkers die Spannungsverstärkerstufe zu stark belastet, wenn R3 / R4 mit 15 Ohm bemessen sind?

Das ist gut möglich, stehen doch nur 4.4mA Iquer durch den U-Treiberzweig zur Verfügung.

Mein Beitrag war ziemlich lang geworden, das Netzt abgestürzt und alles weg. Von daher jetzt nur die paar Zeilen.

Könnte das etwas bringen, den Querstrom zu verdoppeln und dann die Widerstände R6 bis R9 neu zu berechnen? Werde das mal probieren.
Habe übrigens gestern mal mit Motor probiert (zuvor nur mit Lastwiderstand). Wäre schon nicht schlecht, wenn die Spannung noch ein paar Volt höher wäre – zwar steigt die Ausgangsspannung auch noch, wenn die Endstufe bereits begrenzt, aber so kann man das nicht auf Dauer betreiben.
Könnte sein, dass ich in den nächsten 3 Tagen nichts von mir hören lasse. Bin auf jeden Fall ab Dienstag wieder da.

Hallo zucker,

habe sämtliche Widerstände noch mal verringert (Querstrom ca. 8mA), aber ich komme nicht über 57V~ hinaus. Habe auch noch mal die Emitterwiderstände der Leistungstransistoren verringert. Das brachte aber auch nur 1 Volt. Letzte Möglichkeit wäre, die Betriebsspannung auf +/- 98V zu erhöhen. Das habe ich durch einen Versuch ermittelt. Allerdings gehen dabei reichlich 9 Volt über den Endtransistoren verloren. Was kann man da jetzt noch machen?

MfG bluejoky2

Hallo,

die an R6 + Uce T6 und R5 abfallende Spannung fehlt natürlich auch zur Aussteuerung, das muß klar sein. 8mA ist da gut, 20...25mA wären noch besser.
R6 dann 24...30R, R5 4.3K ... 3.6K, das macht der 2N5551 aber nicht mehr mit, da muß etwas größeres mit ca. 7...10W Ptot hin und ein kleines Kühlerchen. Der Strom vom Diff müßte dann auch etwas erhöht werden, so ca. auf 1.5mA pro Arm.

Du kannst auch mal R5 splitten (1 Teil oben - 2 Teile unten) und einen Bootstrapelko (220µ...470µ) einfügen. Möglicherweise bringt die "Ladungspumpe" noch etwas im oberen Amplitudenbogen.

R1 ... R4 können mit durchaus 0.051R gefahren werden. Dann geht dort erheblich weniger flöten.

Ub aufstocken geht natürlich auch - müssen halt nur die Uce Strecken der T abkönnen.

Die Kurve ist sauber bei Vollaussteuerung? Mir fällt hier auf, daß weder ein GK C über R14 noch ein Miller C über der CB Strecke des T6 liegt. Wenn es so geht - umso besser. Kann auch sein, daß Du mit C3 an der Stelle einen guten Griff getätig hast.

Moin, Moin Männer!

Oder eine andere Alternative, erfordert aber wohl eine neue Leiterplatte: Die Endstufe als Dreifachdarlingtontransistoren aufbauen.
Weil sonst wenn nur R5, verringert wird (und R6 R9) sinkt die Leerlaufverstärkung der Schaltung, die ohnehin nicht so hoch sein wird und die Qualität wird schlechter.

Grüße aus dem sonnigen Berlin

Eventuell ist die Schaltung auch gerade wegen ihrer niedrigen Verstärkung so schwing-Immun. P2 ist eigentlich auch viel zu hoch. Mal 100...220 Ohm dort einsetzen. Oder mit einen Elko 1..10µ überbrücken. Aber das ändert nichts an der Aussteuerbarkeit, sondern schafft lediglich mehr Leerlaufverstärkung, die man zur Gegenkopplung und damit zur Senkung des Klirrs nutzen kann.

Hallo Männers,

erst mal danke für Eure Postings. Gleich vorweg – den C3 habe ich falsch eingezeichnet – Asche auf mein Haupt. Der hängt in Wirklichkeit an C/B von T6. War wohl doch etwas spät, als ich den Plan gezeichnet habe. Der angegebene Strom durch R10 stimmt auch nicht – sollte 4mA heißen. Inzwischen sind alle Ströme etwa doppelt so hoch. In der GK habe ich tatsächlich keinen Kondensator.
Die Sinuskurven am Ausgang sehen so aus wie in Bild 1 und 2 http://img100.imageshack.us/my.php?image=oszillogrammejh9.jpg (hatte ich etwas weiter oben bereits beschrieben).
Mit einem Bootstrap-C von 200µF und Widerständen 3,3k / 7,5k komme ich an die 60V~ heran (allerdings ohne Reserve) – hätte ich nicht gedacht.
R1-R4 wollte ich nicht zu klein machen, damit ich später noch eine Schutzschaltung einbauen kann (ist alles noch im Versuchsaufbau).
T6 und die ganzen Widerstände wechseln schaffe ich heute nicht mehr. Die Widerstände R5 und R10 fangen langsam an zu heizen. Da muss ich mich erst mal mit Reihen- / Parallelschaltung behelfen und einen anderen Typ für T6 ausfindig machen.
Wie müsste eine Dreifachdarlingtonschaltung aussehen? Einfach einen Transistor mit Emitterwiderstand davor – aber wie müssen die Emitterwiderstände abgestuft werden und können die beiden Treiber identisch sein? Habe da nicht viel Erfahrung.

MfG bluejoky2