Ich suche schon seit längerem nach einer Endstufe für alle möglichen Versuche, sei es für Audio oder auch als Frequenzumrichter oder Motortreiber.
Da Audioendstufen ICs viel Leistung für wenig Geld liefern, und alle Arten an Schutzbeschaltung eingebaut haben, liegt es nahe solch eine zu verwenden.

Leider musste ich feststellen, dass Kurzschlussschutz nicht Überlastschutz bedeutet, und dass man die ICs durch einen zu hohen Strom problemlos zerstören kann.

Die besten Erfahrungen habe ich bisher mit der TDA7293-6 Reihe gemacht, die als Ausgangstransistoren Mosfets haben. Diese verkraften Überlastungen besser als die bipolaren Versionen.

Der Frequenzgang ist auch beachtlich: Bei <10Veff Ausgangsspannung liegt der -1dB Punkt bei rund 150kHz (mit einer Last >4Ohm).

Soviel zum Verwendungszweck. Jetzt zum eigenlichen Problem: Laut Datenblatt benötigen die ICs kein Boucherot Glied für übliche Lasten.
Da meine Last aber leider alles andere als üblich ist, wollte ich eines einbauen. Das Problem dabei ist aber die Frequenz. Bei >100kHz werden die Verluste an diesem ziemlich groß:
Der TDA7293 empfiehlt 3,9Ohm + 1µF, bei 10V/µs maximaler Anstiegsgeschwindigkeit ergibt das maximal 10A, bzw. 390W Verlustleistung am Widerstand.
Der TDA7294 empfiehlt 2,7Ohm + 100nF, bei 10V/µs maximaler Anstiegsgeschwindigkeit ergibt das maximal 1A, bzw. 7,3W Verlustleistung am Widerstand.

Beim TDA7294 ist das noch einigermaßen akzeptabel, aber die zusätzliche Belastung bei hohen Frequenzen ist meiner Meinung nach ein wenig unnötig. Die Stromaufnahme im Bereich um 200kHz liegt bei >0,5A und dass obwohl keine Last angeschlossen ist, außer dem RC Glied !

Und jetzt die eigentliche Frage:
Wie dimensioniert man dieses RC Glied am besten ?
Auf folgender Seite steht einiges dazu:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/endstu_p.htm

Wenn ich das richtig verstanden habe, hängt die Kapazität vom Lastwiderstand ab.
Allerdings ist das meiner Meinung nach ein Widerspruch zu den Angaben in den Datenblättern: Beide ICs sind Leistungsmäßig nahezu gleich, der Kondensator weicht aber um den Faktor 10 ab...

Wie sollte ich das RC Glied in meiner Schaltung dimensionieren ?
Ich habe ein wenig ausprobiert und herausgefunden, dass in erster Linie der Kondensator die Verlustleistung bestimmt. Ob ich jetzt also 7 Ohm oder 50 Ohm einsetze macht kaum einen Unterschied.
Um allerdings bei den 100kHz die Verlustleistung in Grenzen zu halten, müsste ich auf wenige 10nF runter gehen. Macht es dann überhaupt noch sinn, solch einen kleinen Kondensator zu verbauen, wenn das Datenblatt 1µF empfiehlt ?

In dem von dir verlinkten ElKo steht auch:

Zitat :

Die Dimensionierung von C mit Hilfe einer Messung der Sprungantwort der Lastimpedanz plus Boucherotglied ist eine gute Idee. Man kann auch - wenn man eine beliebig grosse, genaue Referenzkapaziät verwendet und so die Resonanzfrequenz ermittelt, die Induktivität L einigermassen schnell und ausreichend genau bestimmen!

Da hast du deine Lösung.

Wenn Blindlast an der Endstufe dran ist, und du kannst oder willst die reflektierte Energie nicht in den Endstufentransistoren verheizen, dann eben auf dem Widerstand.
Man macht das nebenbei auch, aber mit LR-Gliedern, bei der schnellen Ansteuerung der vorzugsweise kapazitiven Eingänge von MOS-ICs über Transmission Lines.


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Ich denke mal hier geht es darum einen Verstärker zu bauen der mit gänzlich unbekannten Lasten umgehen kann?

Zitat : faustian.spirit hat am 12 Jan 2008 22:37 geschrieben :

Ich denke mal hier geht es darum einen Verstärker zu bauen der mit gänzlich unbekannten Lasten umgehen kann?

Genau. Und das ist mein Problem. Von daher kann ich mit den Formeln nicht viel anfangen.

Das heißt bei mir ist das RC Glied nicht zu Kompensation der Blindströme gedacht, sondern nur alleine zur Stabilisierung der Endstufe. Da der Hersteller aber nicht verrät, wann das IC instabil wird, kann ich wohl nur raten was ich verwenden soll.
Das einzige was beim TDA7293 im Datenblatt steht ist:
If in the application, the speakers are connected
via long wires, it is a good rule to add between
the output and GND, a Boucherot Cell, in order to
avoid dangerous spurious oscillations when the
speakers terminal are shorted.
The suggested Boucherot Resistor is 3.9W/2W
and the capacitor is 1µF.

Wenn ich diesen Satz richtig verstehe, dann wird das IC bei einem Kurzschluss an einer langen Leitung, also bei kleinen Induktivitäten instabil. Beim TDA7294 steht garnichts dazu im Datenblatt.

Zitat :

Da der Hersteller aber nicht verrät, wann das IC instabil wird,

Das kann er auch nicht, denn es hängt auch von den Eigenschaften der Signalquelle und natürlich von deinem Aufbau ab.

Um deinen Verstärker vollständig zu charakterisieren, könntest du z.B. S11, S12, S21, S22 über einen sehr grossen Frequenzbereich messen und evtl. mittels Smith-Diagramm durch Zusatzbeschaltung korrigieren, falls S22 Werte ausserhalb des Kreises mit dem Radius 1 liegen sollten.

Wenn du dann D= S11*S22-S12*S21 und k= (1+|D|²-|S11|²-|S22|²) / (2* |S12|²*|S21|²) bildest und findest, dass k > 1 und |D| < 1 ist, dann ist der Verstärker für alle nicht negativen Ein- und Ausgangswiderstände stabil.

Du verlangst also nichts grundsätzlich unmögliches, aber der Weg dahin ist schon ein wenig steinig.

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Dank, die Antwort ist ziemlich eindeutig.
Das heißt jetzt konkret für mich, dass ich einfach mal mit einem kleinen RC Glied die Schaltung an verschiedenen, grenzwertigen Lasten teste ob diese stabil ist, und dann davon ausgehe dass sie für meine Zwecke ausreichend stabil ist. Wenn doch mal was kaputt geht, das IC kostet nur 1,8€. Da lohnt sich der Aufwand nicht, die Endstufe wirklich für alle Belastungsfälle stabil zu machen.

Sei nicht traurig!
Bau das sauber und HF-mäßig auf, dann wirds schon schief gehen.

Der Grund für die Forderung nach HF-mäßigem Aufbau, unter besonderer Beachtung wo Schleifen von Ausgangs- und Versorgungsströmen existieren, ist, dass sich die Abmessungen und Werte der Bauteile und Leiterbahnen ja nicht allzusehr von Opamp-Schaltungen unterscheiden, aber die Ströme locker um den Faktor 1000 höher sind.

Demgemäss sind auch die Spannungsabfälle an den parasitären Induktivitäten und Widerständen um den Faktor 1000 grösser und deshalb muss man sorgfältigst darauf achten, dass man keine Rückkopplungen zusammenbaut und auch die Versorgungen entkoppelt. 60dB sind schliesslich manch einem seine ganze Verstärkung !

Zitat :

Leider musste ich feststellen, dass Kurzschlussschutz nicht Überlastschutz bedeutet, und dass man die ICs durch einen zu hohen Strom problemlos zerstören kann.

Meist beeinhalten die ICs wohl auch einen thermischen Überlastschutz, aber genau wie Spannungsregler können sie sich nicht gegen Überspannung schützen. Die Überspannung kann durch die Induktivität der Last auftreten, wenn, wie oben geschildert, der Verstärker bei hohem Strom zu schwingen anfängt.
Ich habe mal ein ganzes Bündel von Autoradios gehabt, bei denen durch eine ungünstige Masseführung der Verstärker trotz (oder wegen ?) des Boucherot-Gliedes plötzlich zu schwingen begann.
Manchmal konnte man das Einsetzen der Schwingung sogar noch hören, bevor in Sekundenschnelle der TDA im A. war.


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Meist kann man mit externen Widerständen den (Spannungs)Verstärkungsfaktor einstellen. Da gibt es idR einen stabilsten Punkt - wähle zu hoch und du hast schnell Probleme mit Mitkopplungen auf den Eingang, zu niedrig und die Frequenz/Verstärkungskurve fällt zu spät ab und verursacht auch wieder Stabilitätsprobleme.

Spannungsverstärkung lässt sich mit Vorstufen erreichen (die man dann nämlich viel besser aus dem Energieweg bewegen kann), die Aufgabe der Endstufe sollte die möglichst stabile Impedanzwandlung auf möglichst niedrig sein.

Den stabilsten Punkt gibt der Hersteller leider nicht an.
Da der Verstärker +/-10mV Offsetspannung hat, und ich den Verstärker gerne auch für Gleichspannung verwenden würde, habe ich die Verstärkung auf den niedrigst möglichen Wert eingestellt: 20x
Laut Datenblatt wird der Verstäker nämlich unter 24dB (16x) instabil.