VBE Multiplier sowie Keramik 3k6-17W

    Hallo mal wieder! Ich bastele gerade an einer PA Endstufe, die HiFi tauglich sein soll. Diverse Mängel an der Bandbreite des Spannungsverstärkers sowie der Eingangsfilter habe ich beseitigt, jedoch stellen sich noch zwei kleinere Probleme:


    1. Für den Lüfter benötige ich einen liegenden Keramikwiderstand 17 Watt, 3,9k. Von Vitrohm wird der zwar laut Datenblatt hergestellt, er ist aber kaum zu beschaffen. Hat jemand so ein Teil zu verkaufen?


    2. Die Ruhestromstabilisierung ist mangelhaft. Ich kenne es von den meisten HiFi Geräten, dass die Kompensation gepfusch ist, aber hier ist es extrem:


    -In Ruhezustand stellt man z.B. 2mV über den Emitterwiderständen ein, entsprechend 7,4mA.


    -Bei heißer Endstufe sind es dann 21mV, entsprechend 77mA


    -Springt der Lüfter an, steigt der Ruhestrom kurzzeitig auf über 38mV, entsprechend 140mA an.


    Ursache ist, dass die meisten Teile der Sziklai VBE-Multiplier Schaltung auf der PCB sitzen und so zwar über die benachbarten Emitterwiderstände mit geheizt werden, jedoch beim Anspringen des Lüfters auch schnell abkühlen, wobei die Endstufentransistoren noch heiß sind. Der Q1 ist das einzige Bauteil, welches auf dem Kühlblech der Endstufentransistoren sitzt.


    [Blockierte Grafik: http://img683.imageshack.us/img683/2083/vbe2.gif]


    Zur Verbesserung habe ich die Schaltung umdesigned. Unabhängig von der Hochohmigkeit des Basisteilers und dem beta des transistors reicht der Kompensationseffekt nicht aus, so dass ich zusätzlich die Diode eingebaut habe. Diode und Transistor sind thermisch gut gekoppelt mit der Endstufe. Es ergibt sich eine erhebliche Überkompensation, d.h. bei Hitze geht der Ruhestrom auf Null. Durch Parallelschalten eines Widerstands zur Diode lässt sich die Schaltung schön abstimmen. Bei 86k bleibt der Ruhestrom innerhalb +/-30% auch beim Anspringen des Lüfters.


    Ich habe die komplette Endstufe in der Simulation, zur Bewertung des VBE Multipliers simuliere ich diesen jedoch separat (Rechenleistung des Pentium D Presler). Die Transistormodelle Treiber/Endstufe habe ich nicht alle implementiert, die Kennlinien sind den genutzten Typen aber ähnlich.


    [Blockierte Grafik: http://img130.imageshack.us/img130/1935/vbe1.gif]


    ABER: durch die geringere Verstärkung des einzelnen Transistors ist die Schaltung jetzt sehr empfindlich gegenüber Schwankungen der Netzspannung. Bei 190V ist der Ruhestrom fast Null, bei 345V über 28mA. Das kann so nicht bleiben.


    Im nächsten Schritt soll ein Darlingtontransistor BC618 eingesetzt werden. Falls die Kompensation nicht zu schwach ist, wird sich die thermische VBE-Verschiebung hintrimmen lassen (Spannungsteiler niederohmiger machen). Icgh habe aber noch gewisse Bedenken, sowohl Spannungsdrift als auch Temperatiurdrift gleichzeitig in den Griff zu kriegen.


    Natürlich macht es nichts aus, wenn der Ruhestrom in gewissen Grenzen (z.B. Faktor 4) steigt, aber ich würde gerne das Beste herausholen. Oder muss ich einen Mikrocontroller einsetzen?

    Ruhestromtransi an den Kühlkörper und vom Luftstrom abschotten würde ich sagen - je mehr Du elektronisch kompensierst, desto komplizierter wird die Funktion Iidle=f(UNetz,Tkühlkörper,TUmgebung,nLüfter,Mondphase,...)
    Microcontroller war ja wohl hoffentlich ein Witz... ?(

    Die Darlingtons hab ich bestellt, erstaunlicherweise hatte ich keine geeigneten Typen mit sehr hohem Beta bei geringen Strömen da. Die normalen Typen haben Widerstände im Innern, die den Beta bei kleinen Strömen reduzieren. Vielleicht gibtb es noch andere Vorschläge?


    Der Microcontroller ist die letzte Lösung, aber die wird garantiert funktionieren. Sache von Minuten: Tabelle Ubias=f(Temp) hinterlegen, PI-Regler in drei Zeilen schreiben... Erfordfert aber eine Tochterplatine und ist daher unschön.

    Zitat

    Original von Frank Schölch
    Oder muss ich einen Mikrocontroller einsetzen?


    Hast Du mal darüber nachgedacht, die Lüftung temperaturabhängig zu machen?
    Durch die Possitionierung des Sensors für den Lüfter kann man festlegen wo die Themperatur halbwegs stabil sein soll.


    Gruß Uwe

    Der Lüfter ist temperaturgescteuert, schaltet aber stufig zu (der 17W Vorwiderstand wird gebrückt). Ans ich klappt die Lüfterregelung ganz gut und das Einschalten des Lüfters ist auch kein Problem. Störend ist nur, dass dann der Ruhestrom so hoch wird, daß die Endstufe nur langsam abkühlt.

    Ich meine eine vollelektronische Lüftungereglung, die den Arbeitspunkt (Ruhestrom) auf eine bestimmte Arbeitstemperatur einregelt, damit das Schwingungsverhalten zwischen der eigentlichen Ruhestrumstabilisierung und der abrupt einsetzenden Lüfterreglung entschärft wird.


    Gruß Uwe

    Hallo Frank,
    von mir kannst du einen 3K3 / 17 Watt haben. Dann läuft der Lüfter ebenen etwas schneller.
    Zu deinem Ruhestromproblem wäre die restliche Beschaltung der Endstufe interessant. Von welchen Bauteilen hängt der Querstrom für den Basisspannungsteiler der Ruhestromstabilisierung ab?
    Ein Schaltbild wäre sehr hilfreich.


    Gruss Uli

    Hallo Frank,


    ich würde versuchen, die ursprüngliche Schaltung zu belassen, aber die Diode D1 noch mit auf den Kühlkörper der Endstufe zu montieren.
    Notfalls könnte man sie auch durch einen NTC (200 bis 500 Ohm Kaltwiderstand) ersetzen.


    Die Empfindlichkeit deiner neuen Schaltung gegenüber Spannungsschwankungen kommen bestimmt durch die Parallelschaltung Widerstand und Diode.


    Gruss Uli

    Hab jetzt eine akzeptabnle Lösung wie nachfolgend beschrieben erreicht:
    -Als Transistor kommt ein Darlington BC517 zum Einsatz.
    -Basis hängt mit 470 Ohm am Kollektor und mit Trimmer nach Masse.
    -zwischen Emitter und Kollektor liegen 100µF, daher geringer dynamischer Widerstand
    -keine zusätzlichen Dioden


    Damit ergbit sich folgendes Verhalten:
    a)Temperatur:
    10°C: 1,8mV=6,6mA
    25°C: 2,1mV=7,7mA
    Lüfter Einschaltpunkt 65°C: 10,3mV=38mA
    Lüfter abschaltpunkt 58°C: 7,8mV=28mA


    b)Spannung:
    160V: 0,9mV=3,3mA
    195V: 1,4mV=5,2mA
    230V: 2,1mV=7,7mA
    240V: 2,8mV=10mA


    Mit einer Tochterplatine und viel Zeit zur Feinabstimmung oder besser einem Mikrocontroller ginge es noch besser, aber diese Ergebnisse sind besser als bei den meisten Kaufgeräten. Ruhestrom sinkt nicht auf Null und die thermisch Stabilität ist mit max. 38mA auch gegeben.


    Den Lüfter habe ich umgebaut: Anstelle des blöden Keramikwiderstands sitzt jetzt eine Reihenschaltung aus 470nF/400VAC und 33 Ohm. Der 33 Ohm dient dazu, beim Zuschalten des Relais den stromstoß zu begrenzen. Wegen der induktiven Wirkung des Lüfters stehen am Kondenstaor statisch 265V~ an.


    So bleibt es jetzt.