Mein Eigenentwurf einer Endstufe (ca 400W an 4 Ohm)

Servus an alle,
ich habe mich entschlossen meinen Entwurf hier im Forum den kritischen Lesen zu präsentieren.

Meine Motivation:
Eine Endstufe zu entwerfen die mit einer hohen Eingangsamplitude angesteuern werden kann.

Der Entwurf stammt komplett von mir und besteht eignetlich nur aus Zusammenschaltung standart Verstärkerstufen. Daher leicht zu verstehen.

der Plan:
http://web5.starkstrom.net/bilder/Endstufeversion1klein.jpg
(176kB)

Zu den Daten:
Versorung: + / - 60V
Verstärkung ca 5,2 (dh. bei ca 10V Eingangsamplitude Vollausteurung)
kann mit 8 oder 4 Ohm betrieben werden (keine 2 Ohm)
Klirr: bei 50 V Ausgangsampitude und 4 Ohm Last hat die 1 Oberwelle mehr als 50dB abstand und die 2 Oberwelle 45dB abstand. Zur Messung: ich konnte nicht genauer messen da mein Oszilloskop (FFT) nur maximal die 50 dB Abstand anzeigen kann und zudem der Frequenzgenerator schon Klirr liefert. Daher sind diese Angaben mit Vorsicht zu genießen.

Zur Ansteuerung ich verwende einen Selbstgebauten Vorverstärker (4 Ausgänge) mit Frequenzweiche. (Trennfrequenz bei 150 Hz).

Optional ist die Schalung auch leicht für andere Spannungen dimensionierbar.

Hier noch ein Bild einer fertig aufgebauten Platine:
http://web5.starkstrom.net/bilder/Endstuf…n1bildklein.jpg

die Endstufe hat noch keine Schutzbeschaltung usw., die kommt auf Extra Platiene.

ich hoffe von euch auf konstruktive Kritik und Anmerkungen.

falls Erleuterungen gewünscht: dann ruhig fragen, ich hoffe dann in schriftlicher Form erklären zu können.

Achso und wegen Nachbauten: Ich garatiere für nichts, und gebe auch kein Layout offentlich aus. Da die Endstufe auch noch in der Beta Version ist und sie auch noch nicht im Einsatz war.
Es währe für Nachbauer vielleicht besser eine schon erprobte Schaltung nachzubauen.

mfg Steffen Kurz

ja ich habe die Leistung gemessen, mit 4 Ohm Widerstand drann und die Ausgangsspannung gemessen (Sinusaussteuerung). Und das ist ja auch so ziehmlich der worst case.
Zudem laut Datenblatt machen die IRFP9240 12 A je Transistor (der n Kanal 20A) Spitzenstrom und vertragen eine Verlustleistung von 150W das Stück. (bei ausreichender Kühlung)
Und theoretischer Peakstrom an 4 Ohm und Vollaussteuerung währen ca. 15 A
Deshalb auch nur 4 Ohm und nicht für 2 Ohm tauglich.

Aber danke der Anmerkung und ich denke mal das ich die nächste Version auch mit 4 Transistoren bauen werde.( um auch 2 Ohm Betrieb zu ermöglichen)

ja, das mit dem Offsetabgleich ist richtig. Ich hielt es für die Praktikabelste Möglichkeit.
aber ein anderer Vorschlag währe mir auch recht...
und er Querstom duch die Zehnerdiode / BF47X ist im Ruhezustand 3,9mA. Ich weis das die Gatekapazität nicht zu verachten ist (ca 1,2 nF das Stück). Ich hatte aber auch schon größeren Querstom probiert was nur zu mehr nichtliniaritäten führte. Und ich habe keine Probleme mit der oberen Grenzfrequenz (-3dB bei ca 100kHz).

so zwecks der Fake Problematik...
ja die Transistoren sind von Reichelt und ich bin auch schon damit auf die Schnautze gefallen (z.B. mit BDV65B und BDV64B). Das Problem war nur bisher das ich hatte keien andere Bezugsquelle hatte denn im nomalen Conrad Katalog sind die nicht drin, und den Buisness Katalog bekam ich erst vor 2 Wochen (da ist viel größere Auswahl drinn). An die amtlichen Versandhänder kommt man ohne Zauberschein leider nicht ran (z.B. Bürklin).
Aber bisher machen die IRFP keinen schlechten eindruck, ich habe sie schon ausreichend "gequält" . Natürlich werde ich die nächsten nicht mehr beim Rechelt kaufen.

Zu den Ziment Drahtwiderständen. Die haben bisher noch keien Probleme gemacht. Da ich eigentlich auch eher meine bedenken hinsichtlich Kapazität am Ausgang habe.
Aber was ich festgestellt habe was sehr starken Einfluss auf die Schwingneigung hat ist die Leitungsführung auf der Platiene, insbesondere die Rückkopplungsleitung... Wenn die zu lange parallel zu einer anderen stromführenden Leitung liegt schwingt der Verstärker.

Und zu der Frage wiso kein symetrischer Differenzverstärker Eingang.
Weil ich nicht auf die Idee kam und mir die jetzige Ausführung einleuchtend erschien.

Ich habe die Schaltung von hinten nach vorne entwickelt und als ich die komplementären BF47X hatte und wuste das ich einen Differenzverstärkereingang möchte, bieb nicht viel anderes übrig.
Da ich zudem bereits Versuche gemacht hatte die Spannungspegel aus einem Differenzverstärker zu verwenden. Diese jedoch kläglich scheiterten und ich somit beschlos mit den Strömen zu arbeiteten.

Und das mit dem "audiophiler" oder wie auch immer hatte ich nicht im Sinn. Nur was mit an der symitrischen Eingangsstufe so auf anhieb nicht gefällt ist das die obere und untere Halbwelle duch verschiedene Transitoren verstärkt werden und diese da "nur" komplementär und nicht 100% gleich sind. Dadurch könnte trotz Rückkopplung die untere oder obere Halbwelle stärker verstärkt werden.. Ich denke mal da bei einem Differenzverstärker die Abhängingkeit von Beta (und sonstigen Transisorparametern) nur sehr gering ist und somit es eigentlich nur auf symetische Bauteile ankommt und den gleichen Gesamtstorm durch den jeweiligen Differenzverstärker. So denke ich mal das der Unterschied nicht hörbar sein dürfte, insbesondere im PA bereich nicht.
Bitte korregiert mich falls diese Analyse der Schaltung nicht der Wahreit entspricht... es war ja nur so ein Gedanke.

Die Idee mit dem Offsetbgleich durch die Gegenkopplungswiederstände des Differenzverstärkers ist echt genjal. Das werde ich wohl in der nächsten Version übernehmen. Genauso wie 2 Pärchen mehr Ausgangstransistoren.

Achso im 4 oder 8 Ohm Betrieb funktioniern die 4 Verstärker echt gut, zumindest wie ich es bisher beuhrteilen konnte.

Danke nochmahls für die Ideen und Hinweise.

Ich mache mich jetzt dann aber zuerst mal drann gute Lautsprecher dazu zu bauen (bisher habe ich noch nichts brauchbares)
Deshalb werde ich wohl in nächster zeit eher im Selbstbau Brett des Forums zu finden sein.

du meinst vor dem Gate?
Um ein Schwingen der Ausgangstransistoren zu verhindern.
Diese sind an sich nichts anderes als Sourcefolger.
Das Schwingen kann entstehen wenn die Leitungs / Bond - Induktivität und die Eingangskapazität (des Transistors) einen Schwingkreis bilden der nicht ausreichend gedämpft ist, die ist der Fall wenn der Betrag des gesamten komplexen Eingangswiederstandes (des Transistors) negativ ist (die Schaltung ist dann Entdämpft). Wenn man jetzt den Realteil duch einen Ohmschen wiederstand erhöht so das der Betrag positiv ist kann die Schaltung nicht mehr Schwingen.
Bei einem Bipolartansisor habe ich den Effekt schon nachfollzogen, bei eienm Mosfet müste es sich aber genauso verhalten.
Der Wiederstand hat aber auch seine Nachteile er begrenzt mit die obere Grenzfrequenz und die Verstärkung da an ihm ja auch eine Spannung abfällt. Deshalb nicht belibig groß dimesionieren.
Genau berechenen kann ich den Widerstandswert nicht.

Alle Aussagen ohne Gewähr...

nein ganz ohne noch nicht.
Jedoch habe ich damit mal die Schwingneigung bekämpft indem ich eienen größeren eingesetzt hatte. (auf dem ersten Platienenentwurf, bevor ich die Leiterbahenen anders verlegte)

ja die Schaltung ist soweit ich sie getestet habe (4 Platienen in eienm Gehäuse stabiel. da ich den Ruhestrom sehr niedrig bemessen habe.
meine ersten versuche hatten auch immer sehr große Probleme mit der Temperatur bis sich eine Zehnerdiode eingesetzt habe (dann hat der Differenzverstärkerteil der sich auch über der Temperatur ändert keinen einfluss mehr). Da sich ihre Spannung mit der Temperatur nur minimalst ändert und somit ziehmlich konstandt belibt habe ich duch die Gegenkopplung mit den Sourchewiderständen eine ausreichende kompensation. Die Spannung an den Widerständen (wenn ausreichend groß) nimmt mit dem Strom ja linear zu das Ausgangskennlienenfeld jedoch ändert sich quadratisch. wodurch am ende nur noch eien lineare Änderung des Querstomes über die Temperatur übrig bleibt (so meine theorie). Und mit dieser Änderung, auch wenn die Garde ziehmlich steil ist kann ich leben. Die Platienen sind ja an einer art Kühltunnel montiert.
aber im nächsten Entwurf wied das ebenfalls berücklichtigt denn dann möchte ich mit höhren Spannungen und mehr Ausgangstransistoren arbeiten. nur ich habe dann von die Vorspannung mit einem NTC zu regeln.

Zum Entwurf der platine habe ich orcad verwendet, das Programm ist sehr gut und umfangreich nur leider unbezahlbar.