Class AB Chipamp für asymmetrische Spannungsversorgung

[waterburn]

Hallo,

wie ich ja bereits in einem anderen Thread erwähnt hatte, arbeite ich gerade an einem kleinen Aktivboxenprojekt. Im Hochton soll ein Class AB Verstärker benutzt werden.

Zunächst wollte ich einfach einen LM3886 benutzen. Nach einigem Nachdenken kam ich aber zu dem Schluss, dass ein Brückenverstärker für asymmetrische Spannungsversorgungen vorzuziehen ist, da dann weniger Strom über die virtuelle Masse fließt.
Da der LM3886 in Brückenbetrieb über meinem selbstgelegten Budget liegt und zudem vielleicht auch nicht gleich der erste Prototyp so funktionieren wird wie erhofft, habe ich mich für den TDA2050 entschieden.

Beim Schaltplan habe ich mich dennoch an den hervorragend dokumentierten Schaltungen mit dem LM3886 von 2pi orientiert.

Hier mal mein erster Enturf:

http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1418&pictureid=24097

Eine Frage gleich mal zu Beginn. Kann ich die Zobelglieder an den Ausgängen zu einem mit 3,9 Ohm und 330nF zusammenfassen oder ist die Verbindung zur virtuellen Masse zwingend notwendig? Meine Überlegung ist, dass wenn eine Eigenschwingung auftritt der Strom nicht über die Wirtuelle Masse fließt. Demzufolge müsste dann ja auch das Zobelglied zwischen die beiden Ausgangspins gelegt werden um die Schingung zu beruhigen. Auf der anderen Seite hat ST im Schaltplan für die Brückenschaltung von zwei TDA2030 zwei Zobelglieder mit Bezug zu Masse vorgesehen. Was ist eure Meinung dazu?

Darüber hinaus sind im Datenblatt Elektrolytkondensatoren im Rückkopplungzweig vorgesehen um DC zu entkoppeln. Ich habe diese zunächst mal weggelassen, da ich durch die Ausgangskondensatoren ja bereits eine Entkopplung vorgesehen habe. Ich werde aber dennoch ein paar Kondensatoren mitbestellen um sie gegebenenfalls nachrüsten zu können. Was meint ihr? Sind diese Kondensatoren notwendig?

Ich freue mich schon mal auf euer Feedback. Im Anhang findet ihr noch den vollständigen Schaltplan als PDF. Die Schaltung soll auf Lochraster realisiert werden. Ein vorläufiges Layout existiert zwar schon, allerdings bin ich damit noch nicht zufrieden. Sobald das anders ist, werde ich es auch mal hier vorzeigen ;)

Gruß

waterburn

[Yogibär]

Hallo waterburn,

Ich habe mal gerade bei ST auf das Datenblatt des TDA2050 geschaut. Ich glaube, diesen Baustein wird es von ST bald mehr geben, er ist als obosolete product gekennzeichnet.

Deine Fragen darf man nicht ohne weiteres beantworten, denn dafür müsste man die Schaltung sauber simulieren.
Grundsätzlich kann man 2 Prinzipien unterscheiden: DC und nicht-DC gekoppelte Schaltungen.
Wenn die Offset- Spannungen und-Ströme klein genug sind und/oder sich sogar kompensieren, dann kannst du auf alle DC-Blockkondensatoren verzichten, einschl. der dicken Elkos am Ausgang. Einer der beiden Elkos kann auf jeden Fall entfallen.
Wenn sich Offset-Spannungen und - Ströme bemerkbar machen, dann sollte auch der Rückkopplungszweig DC-entkoppelt sein.
Schau Dir mal die Innenschaltung vom TDA7297 an.

Viele Grüsse

Thomas

[スピーカ]

Hallo Waterburn,

das Projekt ist irgendwie nicht stimmig. Einerseits lowtec mit asym. VS und TDA2050. Andererseits der Aufriss mit der Brückenschaltung.

Warum muss es eine asym. VS sein?

Erzähl mal genauer was Du vorhast.

Gruß
Patrick

[waterburn]

Hallo Yogibär und patrik,

das der TDA2050 abgekündigt ist, ist mir bekannt. Allerdings glaube ich nicht, dass es einen allzu großen Einfluss auf die Verfügbarkeit in nächster Zukunft hat.

Die interessantesten Class-AB Chips von ST wie der TDA7265B sind leider bei reichelt nicht verfügbar. Die einzige Alternative wäre noch der TDA2009A.

Mit "einer der beiden Elkos kann auf jeden Fall entfallen meintest du sicher C2 und C5, oder? Da hast du natürlich recht :ok: Die sind noch Überbleibsel von der Single Supply Datenblatt Applikation ;)
Ich werde einfach mal nachmessen müssen, ob ein Kondensator nötig ist.

Bezüglich der Kondensatoren im Gegenkopplungszweig hab ich auch nochmal nachgedacht. Da es sich um einen Verstärker für den Hochton handelt, kann ich auch ruhigen Gewissens Folienkondensatoren mit deutlich kleineren Werten nehmen. Da sollte eigentlich noch genügend Material in meiner Bastelkiste rumfliegen.

Was ist denn deine Meinung zu den Zobel Gliedern. Ein Bezug auf virtuelle Masse macht imho keinen Sinn, da diese ohnehin keine nennenswerten Ströme abfließen lassen kann.
Im Datenblatt vom TDA2009 beziehen sich die Zobelglieder auf 0V. Die Frage ist ob es nicht vielleicht besser ist einfach ein Zobelglied zwischen die beiden Ausgänge zu setzen.

@Patrick: Eine symmetrische Spannungsversorgung kommt hier nicht in Frage, da vorhandene Netzteile benutzt werden sollen und alle anderen Komponenten eine asymmetrische Spannungsversorgung benötigen. Mein Gedanke zur Brückenschaltung war, dass dadurch der Strom auf der virtuellen Masse reduziert wird. Je mehr ich darüber nachdenke, desto mehr merke ich, dass das eigentlich Unsinn ist, da der Lautsprecherausgang sich ja auf 0V bezieht und nicht auf die virtuelle Masse. Der einzige Vorteil der bleibt ist, dass die Ausgangskondensatoren entfallen können, wobei diese in meinem oberen Schaltplan noch vorhanden sind. Eventuell fahre ich mit einem LM3886 ohne Brückenschaltung doch besser. Dennoch würde ich das hier gerne Mal zu Ende denken. Ich werde parallel aber mal etwas mit dem LM3886 planen und beides gegenüberstellen.

Gruß

waterburn

[Yogibär]

Hallo waterburn,

Die Frage kann ich dir ohne Kenntnis des dynamischen Verhaltens der Schaltung wirklich nicht beantworten.
Im Datenblatt des TDA2009 gibt es auch einen Vorschlag für eine Brückenschaltung. Die würde ich mal aufbauen und schauen, ob man sie noch etwas qualitativer hin bekommt. Gut ist auf jeden Fall, dass die Elkos im Ausgang verschwunden sind. Und vielleicht lassen sich die Elkos in der Rückkopplung durch Folienkondensatoren ersetzen, ist eine Frage unteren Grenzfrequenz.

Viele Grüsse

Thomas

[2pi]

Hi,

also bei unsymm. Betriebsspannung muss das Signal auf ca. halber Betriebsspannung reiten, sonnst kann es ja keine "negativen" Halbwellen geben.
Da das Ganze Batteriebetrieben sein soll, würde ich so wenig wie möglich aktive und somit durstige Bauelemente nehmen.

Außerdem reichen für Hochtöner wenige Watt. Also wäre ein LM3886 genau wie ein TDA2050 überdimensioniert.

Daher schlage ich vor, du nimmst einen TDA2030 (http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000128.pdf) und hälst dich an die Schaltung im Datenblatt. Ggf. den Verstärkungsfaktor anpassen.

Grüße

[waterburn]

Hallo,

danke schon mal für euren Input. Ich habe mir die Tipps zu Herzen genommen und das ganze etwas umdesigned. Herausgekommen ist folgendes:

http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1418&pictureid=24106

Ich habe mich entschieden am TDA2050 festzuhalten, da der Wechsel zum TDA2030 in meinen Augen keine Vorteile bringt. Mit dem TDA2050 spare ich mir aber einige Dioden.

Das Layout ging mit der vereinfachten Schaltung auch super leicht von der Hand.

http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1418&pictureid=24107

Gruß

waterburn

[スピーカ]

Ah, Batteriebetrieb... :)

Und brauchst Du wirklich einen sym. Eingang?

[3eepoint]

Die Widerstände in dem Schaltplan sehen teilweise etwas merkwürdig aus, so ganz ohne "körper", muss das so ? Welches Proggi nimmst du dafür ?

[2pi]

Also wenn alles inkl. etwaigem Vorverstärker an einer Batterie hängt, mit Betonung auf einer Spannungsquelle, bringen die Spannungswandler am Eingang nichts. Mit anderen Worten: Der Differenzverstärker ist hier nicht so gewichtig wie bei Einzelgeräten mit jeweils eigener Versorgung. Man kann in dem Fall tatsächlich ruhig single ended fahren.

Der 2030 hat bessere Werte als der 2050, daher auch die Empfehlung.

Die Dioden sind nur gegen irgenwelche Spikes am Ausgang. Woher die bei einer Batterie kommen sollen, ist mir aber akut nicht ersichtlich. Also kann man es mal ohne probieren.

Wie gesagt, ich würde mich ansonsten komplett an das Datenblatt anlehen (bis auf R1, R2, C2).

Grüße

Edit: Und dann reden wir übers Layout :D

[スピーカ]

Der 2030 hat bessere Werte als der 2050, daher auch die Empfehlung.

Aber dann bitte den 2030A. Der ohne A ist schlechter.

[Grasso]

Die Dioden sind nur gegen irgenwelche Spikes am Ausgang. Woher die bei einer Batterie kommen sollen, ist mir aber akut nicht ersichtlich. Also kann man es mal ohne probieren.
Der Lautsprecher kann Spannungsspitzen erzeugen, er ist ja nicht nur Verbraucher sondern auch Generator. Die meisten Verstaerker kommen zwar ohne diese zwei Dioden aus, aber ich wuerde die schon einbauen.

[スピーカ]

Der Lautsprecher kann Spannungsspitzen erzeugen, er ist ja nicht nur Verbraucher sondern auch Generator. Die meisten Verstaerker kommen zwar ohne diese zwei Dioden aus, aber ich wuerde die schon einbauen.
Im Prinzip stimmt das, aber ich schätze das ist beim Hochtöner zu vernachlässigen.

Übrigens, den Elko am Ausgang könnte man in die Überalles-GK einbinden.

[waterburn]

Vielen Dank schon mal für eure Anregungen. Ich werde mir mal nen Sack voll TDA2030A zulegen und die verschiedenen Varianten durchprobieren. Wenn ich dann Ergebnisse habe werde ich berichten.

Gruß

waterburn

[スピーカ]

Hallo waveborn,

ich habe Dir eine Schaltung mit dem TDA2030A gezeichnet, bei der eine Spannungs-Gegenkopplung sowie eine Strom-Gegenkopplung eingesetzt wird.
Das hat den Vorteil, dass die Verzerrungen, verursacht durch den großen Elko am Ausgang, gegengekoppelt werden.

R7 ist der Hochtöner und bildet mit R3 die Stromgegenkopplung.
8920

Gruß Patrick

[Olaf_HH]

Hi,
der Themenersteller schreibt im ersten Beitrag, das es ein BTL werden soll.
Der TDA2005 (http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000124.pdf)war jahrzentelang der BTL Verstärker in diversen Auto Endstüfchen.
Und in BTL wird doch der Koppel C im Ausgang nicht benötigt
Warum dann nicht den 2005er ?
Arbeitet von 8 - 18V DC

[2pi]

Verzerrungen, verursacht durch den großen Elko am Ausgang

Der Elko verzerrt nichts im Hochton. Im Bass würde er und bei hohen Strömen. Aber für normalen Hochtönerbetrieb ist das unerheblich.

[スピーカ]

Der Elko verzerrt nichts im Hochton. Im Bass würde er und bei hohen Strömen. Aber für normalen Hochtönerbetrieb ist das unerheblich.
'Nichts' ist ein großer Wert, technisch gesehen :D Ein wenig Verzerrung wird schon dazu kommen.
Ich kenne die Untersuchungen von Self, Bateman, Elliott... Die gehen aber immer von relativ hohen Lastwiderständen aus, im Bereich von 1k. Aber bei 8Ohm sieht das sicher anders aus. Weswegen ja auch Elkos in Frequenzweichen vermieden werden. ;)
Ich habe leider keine Messergebnisse zur Hand und kann nur schätzen.

[2pi]

Wenn man einen Elko in einer Freq.weiche einsetzt, fällt an ihm aufgrund der Zeitkonstante eine signifikante Spannung ab. Das macht, daß er klirrt. Außerdem altern/driften Elkos und haben hohe Toleranzen. Das sind weitere Gründe, in Weichen auf sie zu verzichten.

Darüber hinaus mögen es Elkos nicht, wenn dauerhaft hohe Ströme von typischerweise mehreren Ampere durch sie fließen.

Hier hat der Elko nur die Aufgabe, DC zu blocken. Die Zeitkonstante ist also so groß, daß im Hochtonbereich praktisch keine Spannung abfällt. Also kann auch nichts klirren.

Die Ströme bei Hochtönern sind vertretbar. Wenn man will, kann man hier 2 gute low ESR Alu (z.B. Panasonic) 1000uF oder 1200uF parallel schalten. Mehr braucht es nicht, wirklich.

Grüße