Ich möchte einmal dazu anregen, über das Design von class D Endstufen zu diskutieren.
Da mir sehr viel an einer sehr kontrollierten, druckvollen Basswiedergabe liegt, kommt dafür class D besonders in Frage, da damit komplexe Lasten weitaus besser getrieben werden können als mit Linearendstufen. Jedoch gibt es auch da sehr viele mögliche Schaltungen. Hier meine Gedanken dazu und Erfahrungen:
Selbstschwingend (Hysterese-Oszillator) vs. fixer Takt:
Auch wenn ich schon selbstschwingende Endstufen gebaut habe, diese natürlich auch funktionieren und ziemlich einfach im Aufbau sind, so konnte ich mich irgendwie nie damit anfreunden. Ich möchte gerne eine fixe Schaltfrequenz, am besten Quarzstabil um auch ohne aktive Synchronisation keine unangenehmen Interferenzen zu bekommen.
Wenn jeder Kanal, jedes Netzteil einen eigenen Takt hat, der um Frequenzen im hörbaren Bereich divergiert, kommt es schnell zu Störgeräuschen.
Halbbrücke vs. Vollbrücke:
Nun, da gibt es bei mir nur die Vollbrücke. Das hat handfeste, technische Gründe.
1: Einfache Versorgung, eine Spannung (plus die kleinen Spannungen für Steuerung und Vorstufe).
2: Und das ist ganz wesentlich für Probleme mit Halbbrücken an großen Bässen. Wenn die Last phasenverschoben ist (was fast immer der Fall ist, aber bei besonders großen Bässen und niedrigen Frequenzen kommt das ganz besonders zum Tragen), kommt es im Bereich wo Strom und Spannung unterschiedliche Vorzeichen haben zu einem "Pumpen" der Energie von einer Versorgungsspannung zur Anderen, also wird an der einen Seite gezogen (was natürlich kein Problem ist) und der anderen Seite wird diese Energie in den Zwischenkreis gedrückt. Sind da die Kondensatoren zu klein kann die Spannung gefährlich steigen und es knallt.
In einer Vollbrücke fließt ddr Strom einfach im Kreis, erst wenn es zu einer Phasenverschiebung >90/<-90 Grad kommt (was gerade bei potenten Bässen in kleinen CB der Fall ist), also generatorisch gearbeitet wird, kommt es auch da zum Aufladen des Zwischenkreises. Deswegen sollten generell die Siebkondensatoren bei class D nicht zu klein ausfallen, da eben Energie auch dort hinein geschoben wird.
Klassisch im Gegentakt oder phasengleich: Hier in einem Paper von TI das Prinzip der phasengleichen Ansteuerung. Diese verwende ich seit der ersten Versuche nur noch, jedoch habe ich keinen Bias, also wirklich 0 V HF-Spannung ohne Signal. Die dadurch entstehenden Verzerrungen (die es natürlich messtechnisch hat) sind zumindest für mich nicht wahrnehmbar. Dafür ist die idle-Leistung selbst mit 200 V Rail kaum mehr als 2 W.
Durch das fehlende Filter hat man absolut sauberes clipping, da eben der Filter immer ein Schwingkreis ist, der beim clippen angeregt wird. Zudem hat es keine zusätzliche Dämpfung.
Dieses Konzept mit neuesten Mosfet und potenten Treibern aufgebaut hat mich echt vom Hocker gehauen. Brutaler Bass, der nicht nur abartig tief geht und gleichzeitig erbarmungslos in den Magen knallt, als gäbe es kein Morgen mehr. Habe so eine Endstufe im Auto an zwei Ground Zero GZRW 30-D2, alle vier Spulen in Reihe (8 Ohm) und 160 V Rail, 50 kHz Takt (ist ja nur Bass) und 650 V/50 A SiC Mosfet. Unfassbar das ganze.
Diese Kontrolle habe ich noch nie erreicht, klar, es ist irgendwie eben erklärbar warum das so gut funktioniert, aber hätte nicht gedacht, dass es so viel macht.
Natürlich kann man diese Vorteile primär nur an solchen Bassmaschinen ausspielen. Aber dann macht es unfassbar Spaß!
Es ist eben die simple Tatsache, dass nur eine class D Vollbrücke ein echter Vier Quadranten Umrichter ist, der völlig unabhängig von der Phasenlage arbeitet.
Insbesondere Linearverstärker muss man schon wirklich zum Halbleitergrab machen, um ordentlich große Bässe treiben zu können (das macht ja große, teure Endstufen auch so gut).
Hier mal die Bilder vom provisorischen Aufbau in meinem Daily (Golf IV Kombi)
Tatsächlich habe ich bisher nur die resistive Leistung gemessen und mir am Oszi angeschaut ob die Kurve sauber ist.
Das liegt daran, dass ich erst ein Meßsystem aufbauen möchte, was mir auch das liefert, was mich interessiert. Nämlich ob der Verstärker real auch sauber arbeitet, also bei Musik mit heftigen Bassverläufen (Tiefbass überlagert von Kickbass) an einem kritischen Lautsprecher noch am Ausgang exakt Gain*Eingang liefert. Und das bei hohen Pegeln.
Einerseits natürlich mittels Oszi im Zeitbereich, aber ich möchte versuchen ob das nicht auch einfach integral geht. Also die Differenz (Eingang*Gain)-Ausgang messen, das integrieren über vielleicht 1s und den daraus resultierenden Wert als quantitative Abweichung vom Soll nehmen, um Vergleiche zu machen.
Schließlich kann ich diese Messungen nicht unbedingt im Labor machen, sondern muss das vor Ort tun. Schon allein wegen der Pegel.
Der Lautsprecher ist nun einmal je nach Betriebspunkt sogar Generator (in kleinen CB schiebt der nach Auslenkung richtig zurück), resistive Messungen wie üblich sind einzig für tolle Datenblätter geeignet, sagen aber nichts über die Tauglichkeit des Amps aus.
Hier ist noch ein Projekt nach diesem Prinzip, was einen kompakten Mobilen Amp mit BT-Empfänger und DSP geben soll, versorgt von einem LiIon Akku (10s4p 21700er). Hier ist die Railspannung 85 V geregelt. Das Netzteil ist dabei mit Quarz getaktet (50 kHz) und die Taktung der Endstufe erfolgt aus der Netzteilspannung.
Interessant ist auch die Regelung mittels UC3875, der mit Phasenschiebung arbeitet. Das hat noch die Angenehme Eigenschaft, dass ich zwischen Masse und einem Ausgang einer der beiden Halbbrücken kapazitiv die Wechselspannung immer mit voller Pulsweite auskoppeln kann, um unabhängig von der Regelung die Hilfsspannungen zu erzeugen.
Die Mosfet der Endstufe sind IRF150P221, im Netzteil IRF100P219, Treiber in beiden Fällen jeweils zwei 2EDR8259.
Da kommen natürlich noch ordentlich Siebkondensatoren dazu.
Mit der Bestückung ist die Stromlieferfähigkeit im Prinzip beliebig hoch (fast 200 A), die Begrenzung werde ich bei 50 A setzen (kurzzeitige Abschaltung der Endstufe), da dies bei der Angestrebten 4 Ohm Last ausreicht.
Mit diesem Setup werde ich auch mal paar Messungen machen, das ist auch nicht so eilig...
Dank Dir, am Ende sind es ja bekannte Verfahren, halt individuell umgesetzt. Wenn Interesse besteht, kann ich die Board-Dateien (Target, oder halt die PDFs) weitergeben, Schaltpläne habe ich nicht, da ich nur Boards erstelle (in meinen Augen halt sinnlos, da bei so Schaltungen der Schaltplan alleine nicht zu einem funktionierenden Gerät führt, das Platinendesign ist immer das ganz wesentliche und ist ja auch ein Schaltplan...).
Bei echten Interesse baue ich auch gerne mal einen Amp auf, wenn jemand das mal testen möchte (Es ist ein Amp für Subwoofer, so bis paar kHz maximal).
Würde mich ja auch mal interessieren, was abseits meines direkten Bekanntenkreises so der Eindruck ist.
Mich würden die Teile durchaus interessieren.
Aaaaber: Momentan spielen meine beiden CB Subs an einem hypex FA252.
Das reicht für mindestens 95% aller Fälle.
Bis ich da wirklich ernsthaft was dran ändere, vergehen sicher Jahre ;-)
Wäre ja durchaus interessant da einen direkten Vergleich zu machen. Hätte da keinen Stress mit, wo kommst denn her? Ich komme aus Hanau...
Würde das aber auch einfach mal verschicken.
Gruß
Thomas
Ich habe den pro ma UV Belichter 1 vom Reichelt und nutze Bungard Platinen. Die Zeit muss immer mal angepasst werden, je nach Temperatur und vor allem Zustand der Röhren. Am Anfang waren es über 2 Minuten, als die Röhren richtig eingebrannt waren unter 1 Minute und mittlerweile so bei 1:30
Ich lasse vor Belichten der ersten Seite immer die Röhren erst warmlaufen, um bei beiden Layern identische Verhältnisse zu haben.
Zum Entwickeln nutze ich 28g NaOH/l, zum Ätzen etwa 30/50/20 H2O2(35%)/HCl(33%)/H2O
(Gestern, 16:25)MT200 schrieb: Wäre ja durchaus interessant da einen direkten Vergleich zu machen. Hätte da keinen Stress mit, wo kommst denn her? Ich komme aus Hanau...
Würde das aber auch einfach mal verschicken.
Gruß
Thomas
Ich wohne in der Nähe von Wien. Scheint ein wenig weit zu sein.
(13.05.2026, 19:10)MT200 schrieb: Selbstschwingend (Hysterese-Oszillator) vs. fixer Takt:
Auch wenn ich schon selbstschwingende Endstufen gebaut habe, diese natürlich auch funktionieren und ziemlich einfach im Aufbau sind, so konnte ich mich irgendwie nie damit anfreunden. Ich möchte gerne eine fixe Schaltfrequenz, am besten Quarzstabil um auch ohne aktive Synchronisation keine unangenehmen Interferenzen zu bekommen.
Die Sache an den ClassD Verstärkern mit fixem Takt ist, dass die entweder
a) ganz ohne Gegenkopplung oder
b) mit schwacher Pre-Filter-GGK oder
c) mit noch schwächerere Post-Filter-GGK betrieben werden.
Gegenkopplung in ClassD-Verstärkern führt recht schnell zu einem eigenschwingenden Verhalten, was auch der Grund war, das ganz stumpf für die selbstschwingenden Verstärker auszunutzen.
Eigentlich, so ganz rein theoretisch, sind ClassD-Verstärker verzerrungsfrei. Die haben sogar, ganz rein theoretisch, eine unendliche große PSRR. Der Teufel liegt halt im Detail, und deswegen haben die meisten heutzutage kommerziell erhältlichen ClassD-Verstärker eine Gegenkopplung (ok, es geht auch um die Einfachheit, die ziemlich viel Geld spart). Der letzte ClassD, der mir ohne GGK in freier Wildbahn untergekommen ist, war eine ziemlich coole SACD-Kompaktanlage von Sharp, das war in den 00er Jahren. Und ich bin mir gar nicht mehr hunderprozentig sicher, dass das Dingens keine GGK hatte.
Die unterschiedlichen Schaltfrequenzen sind auch kein großes Problem, wenn man sich denn um die gegenseitige elektromagnetische Kopplung kümmert. Das ist machbar, wird ja auch millionenfach so umgesetzt.
Zitat:Halbbrücke vs. Vollbrücke:
Nun, da gibt es bei mir nur die Vollbrücke. Das hat handfeste, technische Gründe.
Volle Zustimmung, es gibt eigentlich nur einen Grund, auf Halbbrücke zu gehen, und zwar wenn man das Zeugs in den freien Markt für den freien Bürger bringt, der dann ganz frei seine Lautsprecher anschließt. Da ist die Halbbrücke etwas robuster (nicht im Sinne von hält mehr aus, sondern zerstört weniger)
Zitat:2: Und das ist ganz wesentlich für Probleme mit Halbbrücken an großen Bässen. Wenn die Last phasenverschoben ist (was fast immer der Fall ist, aber bei besonders großen Bässen und niedrigen Frequenzen kommt das ganz besonders zum Tragen), kommt es im Bereich wo Strom und Spannung unterschiedliche Vorzeichen haben zu einem "Pumpen" der Energie von einer Versorgungsspannung zur Anderen, also wird an der einen Seite gezogen (was natürlich kein Problem ist) und der anderen Seite wird diese Energie in den Zwischenkreis gedrückt. Sind da die Kondensatoren zu klein kann die Spannung gefährlich steigen und es knallt.
Nennt sich "bus pumping" und dafür braucht es gar keine unterschiedlichen Vorzeichen sondern nur ein Eingangssignal, das bei Tiefpassfilterung über die Bulk-Kondensatoren und die in Reihe befindlichen Induktivitäten (Schwingspule, unterhalb Reso des Chassis) nennenswert von der Nullinie abweicht. Bei Musik also praktisch immer.
In weniger ingenieurisch (und damit grundlegend falsch) ist das einfach, dass das Signal stellenweise erheblichen DC Anteil aufweist.
Zitat:Es ist eben die simple Tatsache, dass nur eine class D Vollbrücke ein echter Vier Quadranten Umrichter ist, der völlig unabhängig von der Phasenlage arbeitet.
Ein Lautsprecher braucht normalerweise keinen Vier-Quadranten-Antrieb, weil er nicht als Generator betrieben wird. Das ergibt sich schon aus dem Ersatzschaltbild. Ansonsten würde es die Audioindustrie auch nicht so geben bzw. es müssten großflächig Elektrostaten eingesetzt werden. Denn die ollen Class A/B/AB Verstärker wären dann völlig überfordert.
Aber ansonsten finde ich das der absolute Hammer, was du da machst.
Heute, 04:21 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: Vor 10 Stunden von MOD Slaughthammer.)
Die Auslegung der Gegenkopplung ist in der Tat das mitunter kritischste beim Aufbau, das ist richtig. Ohne braucht es eben wirklich ein extrem gutes Taktsignal, stabile Spannung und quasi keine Totzeiten, man wird mit höheren Schaltverlusten leben müssen. Ist sehr viel linearisierung nötig und das bei jedem anderen Mosfet wieder neu.
Ein Lautsprecher (also besser gesagt eine Laustprecherbox) ist tatsächlich auch Generator! Nicht nur wegen , sondern weil eben nach einem Bassimpuls der Innendruck des Gehäuses die Membran schiebt oder zieht!
Das genau sorgt auch für viele defekte Endstufen, gerade im car hifi, wo gerne sehr starke Antriebe auf kleine Gehäuse treffen.
Das geht alles mit class A(B) auch, dabei gibt es drei mögliche "Umgangsformen" damit:
1(am meisten): Foldback Strombegrenzung sorgt dafür, dass die Endtransistoren zu machen, der Lautsprecher schwingt aus, das sorgt für die typischen, verwaschenen Bässe, die es zu 90% mit so Lautsprechern hat, was dann dem Gehäuse zugeschrieben wird.
2: Sehr konservativ ausgelegte (highend) Endstufen verheizen das einfach, Es fällt dann eben enorme Verlustleistung an in einem sehr unschönen Bereich der SOA eines Transistors (hohes Uce und hoher Strom, da können die Bipolartransistoren nur wenig Leistung ab, es braucht überproportional viele Halbleiter).
3:Rauchzeichen
Aber grundsätzlich ist das erstmal kein Problem für linearendstufen, die agieren auch an jeder komplexen Last als Leistungssenke, da sie die von L und C zurückgespeiste Energie aufnehmen und verheizen (müssen, wenn sie korrekt arbeiten sollen). Da liegt ja genau das Problem mit den ganzen resistiven Messungen,...
Hab da vor langer Zeit viel rumprobiert, am Ende braucht es wirklich diese aus Highend bekannten Halbleiter-Orgien um eine in allen Pahasenlagen stabile Linearendstufe zu bauen. Klar, bei einem 8" Bass mit popeliger 2" Spule im 100 Liter BR kann ich da entspannt bleiben. Aber so eine 20 kg Bassmaschine im 40l CB ist ein Endstufen-Mörder vorm Herrn!
Ich baue mal so eine class D auf und schick die mal rum an Interessenten zum Probieren, muss man erlebt haben, was das für eine Kontrolle ist. Jeder ist auch eingeladen, sich das mal in meinem Golfi anzuhören, wie hart und brutal Bass rüberkommen kann...
Aber Du scheinst Dich ja echt sehr gut mit der Materie auszukennen! Respekt, gibt Heute nicht mehr so viele, die sich da noch wirklich mit der Hardware beschäftigen, sieht man ja an der Aktivität im Elektronik-Bereich (hab meinen Thread aus Versehen hier gepostet, der gehört eigentlich in den Elektronik Bereich, kann gerne verschoben werden... Mod-Edit: Erledigt!).
Danke fürs Verschieben!
Das ist ja cool, finde auch den Begriff Schaltverstärker besser, es ist ja keine digitale Schaltung (jedenfalls die ganz große Masse, ich erinnere mich das ich irgendwo mal eine class D mit digitalen Eingang ohne interne D/A Wandlung vor der Leistungsstufe gesehen habe).
Zwar könnte man die PWM-Modulation als A/D Wandlung interpretieren und das Ausgangsfilter als D/A Wandler, jedoch verstehe ich unter digitaler Schaltung eine Signalverarbeitung auf digitaler Ebene.
Aber digital klingt halt immer gut
