Audioverstärker umbauen in Regelbares Netzteil

[Thegon]

Hallo zusammen,

Ich habe ja schon mal gefragt, ob man PC Netzteile in serie schalten kann und so weil ich keinen passenden Trafo hatte und auch kein 230V Netzteil bauen wollte, wegen der sicherheit.

Nun heute hat mir ein Bekannter einen Sony Audioverstärker mit Namen TA-FE330R gebracht, dieser war kaputt und er hat ihn mir zum Ausschlachten gebracht.
Nun, dieser Verstärkter enthält einen Richtigen Monstertrafo, 160W, -30V, 0V, 30V.
Dieser wird duch ein Relais primärseitig mit 230V verbunden. Da ein Relais aber auch Strom braucht, und es aber keinen gibt, wenn der Trafo nicht angeschlossen ist, befindet sich ein zweiter kleiner Trafo im Verstärker(18V und wenig Leistung), der neben dem Relais auch die Elektronik versorgt, der Power Trafo ist nur für das Verstärker - IC (so weit ich das verstanden habe).

Auf den vorhandenen Netzteil - Platinen befindet sich alles nötige, so z.b. Gleichrichter und Sicherungen.

Da die Masse für das Relais über das Mainboard (das ich bereits entfernt habe) geleitet wurde, habe ich eine Zehnerdiode an einem Steckverbinder angebracht, sodass man das Relais nun über den originalen Ein/auschsschalter schalten kann.
So weit funktioniert es schon ganz gut.

Ich hätte vor, alles Netzteilmäßige so zu belassen, wie es vorhanden ist (mit ausnahme der Diode, die eben nötig war) denn ich erhalte ja das, das ich möchte, nämlich +-30V, und sicherer ist es auch, dann kann man Lötfehler und sowas zumindest ausschließen.

Nun, für das Große Verstärkter - IC war auch ein Riesiger Kühlkörper eingebaut, den ich gerne verwenden würde.

Glaubt ihr, das ist eine Gute Idee, daraus ein regelbares Netzteil zu Bauen?

Das Netzteil sollt so auschauen:

• Ein Deck mit allen 78xx, für posetive fixe Ausgangsspannungen und kleinere Ströme, unabhänging voneinander mit Bananenbuchsen am Frontpanel abgreifbar.
• Das gleiche mit den 79ern für Negative Spannungen.
• Eine Regelbare Spannung posetiv, von 0 - 30V, über Emitterfolger eines Leistungstransistors
• Eine unabhängig von der oberen spannung negative Ausgangsspannung, ebenfalls durch Emitterfolger.
• Zusammen (gebrückt, sozusagen) dann 0-60V
• Alles gesteuert über einen Atmega, DAC per geglätteter PWM.

Da das vorhandene Frontpanel schon ziemlich "durchlöchert" ist, möche ich gerne einen Großen ausschnitt herausschneiden und eine Plexiglasplatte einschrauben.

Der kühlkörper, der Messschieber zum Größenvergleich

Der trafo und die Platinen des Netzteils

Das Gehäuse, leer bis auf das netzteil
Würde mich über eure Meinung, Kritik oder Zustimmung freuen!

Mfg Thegon

[PICture]

Hallo!

Glaubt ihr, das ist eine Gute Idee, daraus ein regelbares Netzteil zu Bauen?

Ich glaube schon, weil es nur Spannungsregler fehlen

[Besserwessi]

Ist schon eine gute Idee. Der Kühlkörper sollte auch so etwa die richtige Größe (eher etwas knapp) haben, wenn man für die Festspannungsregler extra Kühlkörper spendiert und die Transistoren nicht zu klein wählt. Es sollte auch gehen den Gleichrichter und die Glättungselkos mit zu übernehmen.

Bei den 78xx hat man ggf. relativ viel Verlustleistung, und ggf. wird auch die Spannung am Eingang zu hoch. Aus nominell 30 V Wechselspannung werden schon mal über 40 V Gleichspannung hinter der Glättung. Für 5 V und ggf. auch 12 V wäre da ein Schaltregler IC vorweg, auf z.B. 8 oder 15 V ganz gut. Man sollte ggf. darauf achten das die kleinen Regler damit klar kommen falls man da mal von außen eine größere Spannung anlegt.

Wenn man das Netzteil gebrückt für bis zu 60 V nutzen will, muss man bei der Dimensionierung der Transistoren aufpassen für 1 Transistor wird damit die Leistung vermutlich zu groß, vor allem falls mal die Strombegrenzung anspricht.

[PICture]

Wenn du es willst, könntest du für die "starken" und "schwachen" Spannungsregler unabhängige voreinander Netzschalter vorsehen, damit die nicht gebrauchte keine Energie verbrauchen. Ausserdem würde ich die "kleine" Köhlkörper" auf der hinterer Wand des Gehäuses befestigen. Wenn dir eintellbare Spannungen ab ca. 1,2 V ausreichen, würde ich anstatt 78XX die LM317 mit Poti und den kleinen Netztrafo nehmen.

[Thegon]

Dass 30V für einen 78er zu viel ist, ist mir auch schon aufgefallen (bei meinem Letzten Netzteil ). Ich hatte gedacht, ein paar Emitterfolger einzubauen, die ihre Spannung per Zehnerdiode bestimmt bekommen, weil ich habe von einer Sorte Bipolartranisitoren (BUV47) ganze Massen, die haben max. 90W abgabeleistung, das ist zwar für den Regelbaren Teil zu wenig, aber für solche Zwecke gehen die ganz gut, denke ich. Schaltregler wären natürlich edler, aber die müsste ich kaufen.


Stromkonstanthaltung ist nicht geplant, ich habe eigentlich vor, nur einen Festspannungsmodus einzubauen. Der Strom aber trozdem wird per Shunt gemessen und mit der jeweiligen Spannung die Leistung berechnet, wird diese zu groß dann "begrenzt" der AVR die Spannung und somit den Strom.
Aber das sollte eigentlich das Ständige auswechseln einer Sicherung ersparen.
Auch möchte ich eine Maximalstrombegrenzung einbauen, wenn dieser Strom überschritten wird, dann schaltet wiederum der AVR ab, sodass bei einem Kurzschluss nicht gleich die Platine abbrennt
Aber wenn ich so rechne:

Ein TO-3 Transistor mit 150W max. Abgabeleistung, bei einer Maximalen Spannung von 30V, das wären dann doch max. 5A.
Bei 15V wären dann doch schon 10A möglich, oder habe ich da einen Denkfehler?
Also solche Ströme reichen mir völlig aus, ich brauch kein Hochstromnetzteil.

Mfg Thegon

[Besserwessi]

Die Strombegrenzung sollte man schon besser analog, ohne Hilfe des µC machen, und wenn es die einfache Version,so wie beim LM723 ist, also nicht Temperaturstabil, weil einfach die Basis-Emitterspannung als Ref. genommen wird. Die Strombegrnzung kommt sonst für so manche Schaltung zu spät. Was der µC dagegen gut machen kann, ist es die Temperaturen vom Kühlkörper und Trafo zu überwachen und ggf. wenn Nötig ein Lüfter einschalten oder halt abschalten.

Wenn der Trafo 160 VA hat, kann man davon im Dauerbetrieb und ohne Leistungsfaktorkorrektur gut 100 VA nutzen. Das wären dann etwa 3,5 A bei 30 V oder falls der Trafo 30 V AC hat halt ca. 40 V bei 2,7 A. Da man wohl nicht beide Teilwindungen nutzen kann wird man nur etwa 3/4 davon für 1 Zweig nutzen können. Also eher 2,5-3 A für 30 V Gleichspannung. Kurzzeitig, für ein paar Minuten geht auch mehr, ggf. auch 5 A - dann sollte man aber auf die Temperaturen achten.

Bei der Berechnung der Verlustleitsung ist da noch ein kleiner Fehler drin. Die Verlustleistung berechnet sich aus der Differenz von Eingangsspannung zu Ausgangspannung. Im Kurzschussfall sind das wohl rund 30 V (oder ggf. mehr, je nach Trafo). 30 V mal die angenommenen 3 A wäre dann eine Leistung von 90 W. Theoretisch ginge das eventuell noch mit einem Transistor im TO3 (oder ggf. TOP3 - das geht besser auf den Kühlkörper). Man muss auch auch auf das SOA achten - man darf nicht jede Kombination an Strom und Spannung nutzen, wenn man sicher sein will. Außerdem setzt die Leistung eine geringe Temperatur des Kühlkörpers vorraus. Da sollte man eher 2 Transistoren mit Emitterwiderständen (gehen ggf. auch als Shunt für die Strommessung und Begrenzung) parallel schalten.

[Thegon]

Hmm, ja, das mit der max. Leistung des Trafos ist so eine Sache...
Also der Verstärker hat eine max. Leistung (an die Lautsprecher) von eben 160W, Hinten auf dem Typenschild steht: 250V~, 160W.
Aber wieviel der Trafo dann wirklich schafft weiß ich nicht, ich nehme an, die 160W sind durch das Große Verstärker - IC bestimmt, und der Trafo sollte dann eigentlich schon etwas mehr schaffen.

Interessant ist auch die Sicherung Primärseitig: 1,6A, das wären dann ja so um die 350W herum, also mehr als das Doppelte. Sekundärseitig ist keine sicherung mehr, nur noch ein sehr massiver Brückengleichrichter und eben zwei riesige Kondensatoren mit 6,8mF, 50V. Auch die Leiterbahnenbreite von ca. 5mm lässt darauf schließen, dass hier auch mit größeren strömen gerechnet wird.

Da man wohl nicht beide Teilwindungen nutzen kann wird man nur etwa 3/4 davon für 1 Zweig nutzen können.

Doch, man kann beide Teilwindungen gleichzeitig nutzen, es führt ein Dreipoliges, dickes kabel vom netzteil weg mit einmal 0V, also Spulenmitte (ist auch so ersichtlich, am Leiterbahnenverlauf) und dazu noch die Beiden pole des Gleichrichters (DC), einmal +30V und einmal -30V.

Paralell schalten von Transistoren klingt gut, ich denke, sollte ein Transistor überfordert sein, werde ich das wohl so machen.

Noch eine Frage: Bei meinem alten (selbstgebastelten) Netzteil war immer Das Problem, dass die Spannung, wenn die Last groß war, kleiner wurde.
Ist ja eigentlich ganz normal, nur eben mit Mikrokontroller nicht wegzukorrigieren, weil die Spannung dann immer Schwankte.
Wie (also ganz grob) stellt man es analog an, dass sich die Spannung selbst einstellt und nicht mehr verändert, wenn der eingang gleichbleibt?

Mfg Thegon

[ManuelB]

Ein Regler mit PI-Verhalten (geht auch mit dem µC). Dann wäre am besten den Istwert an den Netzteilklemmen abzunehmen um die Spannungsverluste auf den Leitungen bis zu den Klemmen zu kompensieren. Also prinzipiell den µC die Spannung an den Klemmen messen lassen und über programmierten PI-Regler den Sollwert an die Leistungsendstufe geben. Oder eben einen analogen PI-Regler (Operationsverstärker) über dem µC den Sollwert vorgeben und das regeln dem OPV überlassen.
Muss man gegebenenfalls etwas optimieren bis alles gut läuft in Bezug auf Einschwingen bzw. überhaupt Schwingneigung.

MfG
Manu

[Thegon]

Tja, das mit dem uC wäre natürlich eine elegante lösung, nur hatte ich beim Letzten mal dann eine Wechselspannung
OPVs würde ich gerne verwenden, auch wegen der Verstärkung von 5V auf 30V, aber ich befürchte, da werden sich komplikationen mit der Versorgungsspannung ergeben, denn die meisten OPVs haben ja 30V Betriebspannung, und der Trafo 60V.
Kann ich denn überhaupt OPV´s für meine Zwecke nutzen bzw. kann man dieses Problem umgehen?

Mfg Thegon

[Besserwessi]

Wenn hinten 160 W als Aufnahmeleistung steht, stehen die Chancen nicht so schlecht das man wirklich 160 W raus bekommen kann. Sicher ist das aber nicht, denn die Angabe auf dem Typenschild ist vor allem da, um zu sehen ob das Gerät zu Sicherung, Wechselrichter, Kabel usw. passt.

Bei einem Trafo mit Mittelabgriff und gleichrichter dahinter für +-30 V, wird für die Eine Spannung (z.B. +30 V) jeweils abwechselnd nur die Hälfte der Windungen genutzt. Damit darf man nicht mit der vollen Leistung für die eine Spannung rechnen. Grob geschätzt kriegt man da halt etwa 70-85% der Nennleistung, wenn man nur die eine hälfe nutzt.