Was ist der einfachste Weg, um den Ruhestrom in einer AB-Endstufe zu reduzieren?

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Ich versuche einen Push-Pull-Verstärker für eine 4-Ohm-Last zu entwickeln, der mit einer 48-V-Quelle funktioniert.

Dies ist das neueste Design, das ich gemacht habe:

(Eingang und Ausgang befinden sich in diesen beiden Kondensatoren, und die Potentiometer dienen zum Einstellen des Ausgangsgleichstrompunkts und der Gegentaktvorspannung.)

Um weniger Überkreuzungsverzerrungen zu haben, werden immer Spannungen in der Größenordnung von 0,6 V an die Emitterwiderstände angelegt (in der Praxis, weil in den Simulationen immer alles einfacher ist).

Das Problem ist: Sobald meine Last 4 Ohm beträgt, kann ich keine größeren Emitterwiderstände mehr einsetzen, da dies sonst zu verlustfrei ist. Mit zwei 0,2-Ohm-Widerständen hat es jedoch einen Ruhestrom von 1 bis 1,5 A, was sehr groß ist.

Ich bin mir nicht einmal sicher, ob die Emitterwiderstände auf diese Weise ein thermisches Durchgehen verhindern können, da sie sich schnell erwärmen.

Der Transistor dieses VBE-Multiplikators wird zwischen den beiden anderen im Kühlkörper installiert, aber ich weiß nicht, wie schnell er durchläuft.

Da es viele Leistungsverstärker der Klasse AB gibt, die mit solchen Lasten und Spannungsbereichen arbeiten und keinen solchen Ruhestrom haben.

Was vermisse ich?

user2934303
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Das ist eine ausgezeichnete Frage! Eine klare und klar definierte Problembeschreibung, ein Schema, Ihre Gedanken zur Schaltung und alles, was gut geschrieben und präsentiert ist.
Pipe
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Es fehlen nur noch Referenzbezeichner, damit wir Ihre Komponenten besprechen können. :)
Pipe
Einverstanden. Wünschte, mehr wären so.
Sparky256
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Ich würde dringend empfehlen, Darlington am Ausgang nicht zu verwenden. In meiner Antwort auf " Stark verzerrter Ausgang des Leistungsverstärkers der Klasse B " finden Sie einige Details dazu, warum (und einige andere Punkte). Ihre Darlingtons erwärmen sich, sodass alle vier VBEs schrumpfen und der Ruhestrom seitdem stark ansteigt Ihr Multiplikator wird nicht gut verfolgen (oder überhaupt nicht, wenn Sie ihn nicht thermisch gekoppelt haben.)
Jonk
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Ihr Signaleingangspin schwebt. Wie um alles in der Welt stabilisieren Sie den DC-Arbeitspunkt?
Brian Drummond

Antworten:

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Das sieht nach einem guten Design aus, aber ich sehe zwei Probleme. Zum einen beträgt der typische Leerlaufstrom für einen Audioverstärker von Emitter zu Emitter 50 mA. Sobald sie sich erwärmt haben, stellen Sie den Vorspannungswiderstand erneut ein, um ihn wieder auf stabile 50 mA zu bringen. Das ist genug Leerlaufstrom, um eine geringe Verzerrung von weniger als 0,01% zu haben. Das wären übrigens 50 mA pro Paar Ausgangstransistoren, sodass Sie sich den Leerlaufstrom eines 1.500-Watt-Verstärkers mit zehn Ausgangspaaren vorstellen können.

Die Ausgangsemitterwiderstände variieren von 0,15 Ohm bis 0,47 Ohm, wobei 0,33 ein gemeinsamer Wert ist. 0,33 Ohm erzeugen einen Spannungsabfall von 0,65 Volt bei 2 Ampere Strom, der ausreicht, um NPN- und PNP-Strombegrenzer auszulösen. Sie können bei hoher Lautstärke zu Übersteuerungen führen, schützen jedoch die Ausgangstransistoren vor übermäßigen Strömen.

Schauen Sie sich ein beliebiges Operationsverstärker-Design (LM324) an und Sie werden diese Strombegrenzer sehen und Ihre entsprechend einfügen. 0,33 Ohm begrenzen es auf 2 Ampere oder etwa 70 Watt RMS. 0,15 Ohm verdoppelt den Strom auf 4 Ampere. Stellen Sie zwei 0,15 Ohm parallel, wenn Sie wirklich glauben, dass dies zehn Ampere verarbeiten kann. Überschreiten Sie nicht 50% der maximalen Nennleistung des Transistors.

Das zweite Problem, das ich sehe, ist, dass am IC (+) -Eingangspin eine Überspannung möglich ist. Es wird mit 12 Volt betrieben. Wenn das 47-K-Potentiometer jedoch auf Hoch eingestellt ist, werden mehr als 12 Volt in den IC eingespeist, was ihn zerstören würde. Sie können keinen Eingang mit einer Spannung haben, die höher als der Stromanschluss oder negativer als Masse ist.

Alles ist möglich, aber Sie müssen diese Transistoren mit einem kräftigen Kühlkörper und möglicherweise einem Lüfter kühlen, wenn Sie etwas vorantreiben wollen. Der Spannungsabfall von 0,65 Volt gilt für zusätzliche generische NPN- (2N3904) und PNP- (2N3906) Transistoren, die die Basis Ihrer Ausgangstransistoren mit der gemeinsamen Ausgangsleitung kurzschließen. Auch 10 nF können für eine Rückkopplungsschleife etwas hoch sein. Sie sind normalerweise 22 pF oder so.

Versuchen Sie herauszufinden, ob der 47-K-Topf an die 12-Volt-Schiene angeschlossen werden kann, um zu verhindern, dass der IC durchgebrannt wird.

Sparky256
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Der Anschluss an die 12-V-Schiene ist einfach, aber Sie sagten, Strombegrenzung bei 2 A? Ich erwarte, später zwei davon in einer Brückenkonfiguration zu verwenden. Ströme von bis zu 10 A können fließen (Spitzenstrom), da diese TIPs leicht damit umgehen sollten. Und würde dieser 0,65-V-Abfall das in einem Darlington-BJT tun?
user2934303
Eine höhere Kapazität in der negativen Rückkopplung verringert nur die Verstärkung bei größeren Frequenzen, nicht wahr? Ich habe vergessen zu erwähnen, dass dieser Verstärker für niedrige Frequenzen (15 ~ 100 Hz) ausgelegt ist.
user2934303
Es tut uns leid. Mein Fehler. Ich nahm an, dass dies mehr als ein Bassverstärker war. Dann sind 10 nF in Ordnung und helfen, es unter Last stabil zu halten. Ich habe der Antwort meinen Kommentar hinzugefügt.
Sparky256
Ah, Sie sagen, dass Transistoren hinzugefügt werden könnten, um durch diesen Abfall aktiviert zu werden, um den Strom zu begrenzen?
user2934303
Kann ich die 0,2 Ohm auch weiterhin verwenden und diesen strombegrenzenden Transistorbasen eine Diode hinzufügen, damit sie sich nur in einem größeren Abfall einschalten? Da ich hier keine Widerstände wie diese finden kann (keiner, der mit dieser Leistung umgehen kann), musste ich meine eigenen aus Duschwiderstandssegmenten herstellen (mit einem Epoxi-Paket, um Wärme abzuleiten).
user2934303
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Überprüfen Sie die Spannung an Ihrer Ruhespannungsregelung. (4700 Ohm + TIP142) Sie Vce auch in Sättigung ist wahrscheinlich zu groß. Ich habe dort auch noch nie einen Darlington gesehen.

Verweise auf den Schaltplan sind übrigens einfacher, wenn Sie die Komponenten nummerieren.

Alter Furz
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Oh, tut mir leid, ich habe sie kurz vor dem Drucken deaktiviert, weil sie unordentlich waren, die Kästchen mit den Etiketten beweglich sind und ich sie beim Entwerfen der Schaltung aus der Ausrichtung gebracht habe.
user2934303
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Ich habe in diesem VBE-Multiplikator einen TIP142 verwendet, um sicherzustellen, dass er beim Erhitzen den gleichen VBE wie die Ausgangstransistoren beibehält. Die Verwendung eines gemeinsamen BJT würde auch funktionieren? Sind ihre VBE-Wärmekurven ähnlich?
user2934303
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Es ist 3:00 Uhr hier, also gehe ich ins Bett ...
Sparky256
Ok, ich glaube ich habe schon genug Infos was ich wollte, danke!
user2934303