Energieverbrauch bei Class-D Verstärker berechnen

  • Hallo zusammen,

    ich mache mir gerade Gedanken wie ich den Energieverbrauch bei Class-D Verstärkern berechnen soll. Mir ist schon klar, dafür brauche ich wie folgt:


    - Spannung = 12V

    - Wirkungsgrad = 85-92% (leider nicht genau vom Hersteller angegeben)

    - Lautsprecherwiderstand = 2x4 und 1x8 Ohm

    - Leistung = 2x100W und 1x200W


    Aber jetzt mein Problem. Welchen Wert verwendet man für Musik, da es sich ja nicht um einen Sinus handelt?

    Das Ergebnis soll zur Berechnung der Batterieleistung dienen.


    Gruß Gunter

  • Welchen Wert verwendet man für Musik, da es sich ja nicht um einen Sinus handelt?

    Da kommt dann der Crestfaktor in‘s Spiel, das Verhältnis von Spitzen- zu Durchschnittsleistung bei Vollaussteuerung. Liegt bei Unterhaltungsmusik im Bereich von 12 - 18 dB pi mal Daumen.


    Die Kollegen der aktiven Tonfraktion wie TomyN und Volker Holtmeyer können das sicher besser als ich erklären…?


    😉


    Beste Grüße Tobias Zw

  • Der Wirkungsgrad ist sehr stark von der Last abhängig und davon für welchen Bereich ein Hersteller seine Endstufen optimiert.


    Beispielsweise gibt es Endstufen mit sehr niedriger Leistungsaufnahme im "Idle", andere Hersteller optimieren ihre Endstufe auf Effizienz unter Volllast.

    Es gibt durchaus hocheffiziente Endstufen die aber ohne jedes Signal schon 500W in Wärme umwandeln.


    Erster Ansatzpunkt um sich einzulesen wären die Endstufen von XTA / MC2, die haben das in ihren Datenblättern recht gut aufgeschlüsselt.


    Andere Hersteller machen das verschieden gut, es hilft nach "Thermal emissions" oder so zu suchen.

  • :-) Berechne erstmal die für 200Watt an 8 Ohm nötige Ausgangsspannung ..


    Dann ist die Frage, was darüber gespielt wird. Live-Mucke oder totkomprimierter Techno am Clippinglimit. Wirklich sicher sagen kann es keiner. Vielleicht hilft auch ein Blick auf die Infos zum Thema M-Noise.

  • Und Batterieleistung ist auch schwammig. Meinst Du den Kaltstartstrom, also die Maximalleistung die die Batterie abgeben kann, oder geht es um die Frage, welche Kapazität die Batterie für x-Stunden Handwagenparty mindestens braucht?

  • Also gehen wir mal den Maximalstrom an:
    400W bei 12V sind 33,3A (Kabelquerschnitt!) bei 100%, bei 85% wären das dann knapp 40 Ampere.


    Rechnen wir mal mit 0.3 als Dauerleistungsfaktor, dann kommen wir auf ca. 13 Ah. Eine Standardautobatterie mit 50Ah würde also ca. 3,8h reichen. Da man die Batterie nicht ganz leerlutschen sollte und man auch nie sicher sein kann, ob sie a) ganz voll geladen ist und b) ob ihres Alters die Kapazität nicht schon abgenommen hat, würde da ca. die Hälfte ansetzten, also ca. 2 Stunden. Wichtig wäre mir als Batteriebesitzer eine Unterspannungsabschaltung um eine Tiefentladung zu verhindern.
    Um Leistungsspitzen abzufedern rate ich zudem zu einem 'Pufferelko(s)' nahe an den Endstufen.

  • Danke für eure Gedanken.
    TomyN du hast voll ins Schwarze getroffen. Ich meine die Kapazität der Batterie.

    Was die Musik betrifft kann ich im Voraus keine Angaben machen, aber es wird sicher nicht Techno werden.

    Für den Akku hatte ich mir eine 100Ah AGM für Wohnmobile angedacht. Nun wollte ich eben mal rechnen wie lange die spielen würde. Voll Power 4 Stunden ist schon gut.

    Auf alle Fälle die Idee mit dem Tiefentladeschutz ist gut. Den Elko für die Stromspitzen hatte ich schon auf der Liste.

  • Nabend,


    sofern du schon die Endstufen und sonstige Geräte hast, die an 12V laufen sollen, erstmal den Ruhestrom ohne irgenwelche Last messen. Da gibts selbst bei Class-D schon erhebliche Bandbreiten, zumal der Amp nen Step-up-Converter drin haben muss, damit überhaupt Leistungen oberhalb 25W (aus 12V-Versorgung) machbar sind. Die Step-up-converter-Stufen der Verstärker können, nebst der Class-D-Endstufe, einiges an Grundlast machen.


    Ansonsten gilt grob,, solang die Endstufe nicht übermäßig ins Clippen getrieben wird, liegt die Durchschnittsleistung ca 10dB unter Maximal, also in der Größenordnung 40W. Da nochmal großzügig 20% für Wirkungsgradverlust drauf, Strombedarf auf 12V Seite berechnen (=> ca. 4-5A). Dann vorsichtshalber den Ruhestrom dazu rechnen. Das geht in Richtung Worst-case Bedarf. Sieht also gar nicht so problematisch aus.


    Grüße

    Mattias

  • Aus eigener Erfahrung mit einem Karnevals-Bollerwagen aus meiner Werkstatt kann ich sagen:

    100Ah AGM sind für mehr als 4 Stunden Vollgas gut, auch mit größerer Endstufenleistung, dank Crest-Faktor.

    Wichtigster Posten ist der Ruhestrom der Verstärker, dieser sollte niedrigst-möglich sein.

    5A Ruhestrom zerkleinern Dir in 4 Stunden 20Ah, ohne einen Ton gehört zu haben!

    Lieber mit Röhre geampt, als in Selbige geschaut!

  • Bin wieder online, das Unwetter hatte das Internet absaufen lassen =O


    Da bin ich froh mit dem Akku nicht ganz falsch zu liegen.

    Als Zuspieler habe ich mich für dieses Gerät entschieden: https://www.ebay.de/itm/273748…ksid=p2060353.m1438.l2649

    Das Gerät habe ich schon da und den Ruhestrom gemessen. Der liegt bei ca. 260mA wenn das Radio läuft. Als Verstärker habe ich den AXTON A400 https://www.axton.de/a400-4-ka…rstaerker-4x100w-rms.html vorgesehen. Leider ist er noch nicht da und ich konnte keine Messung machen.

    Bei einem anderen Aufbau hat mir mein Labornetzteil einen Ruhestrom von ca. 380mA angezeigt. Bei Zimmerlautstärke ging der durchschnittliche Strom auf ca. 640mA. (Die Anzeige kann keine Spitzen anzeigen).

  • ...

    Da bin ich froh mit dem Akku nicht ganz falsch zu liegen.

    Als Zuspieler habe ich mich für dieses Gerät entschieden: https://www.ebay.de/itm/273748…ksid=p2060353.m1438.l2649

    Das Gerät habe ich schon da und den Ruhestrom gemessen. Der liegt bei ca. 260mA wenn das Radio läuft. ....

    Der tuts ganz gut, hat unser Student in seinem Projekt "Mobile Klein-PA" auch als Zuspieler genutzt. Zwischen dem und Endstufe war noch der t.racks DSP 4x4mini (12V) von Thomann, damit waren ein paar genauere Korrekturen drin, nebst Compressorfunktion für etwas mehr subjektiven und zugleich clippingfreien Pegel. Dessen Strombedarf war gut vertretbar, so aus der Erinnerung raus um 150mA.

  • mattias bost Da bin ich ja froh eine brauchbare Wahl getroffen zu haben. Nächste Woche geht es dann an die Verkabelung der Elektrik. Dann kann ich auch ganz genaue Angaben zu dem Stromverbrauch machen. Werde über die Ergebnisse berichten, auch wenn es nicht in die Profiecke gehört.