Die "ultimative" Endstufe

[Ecki]

Hallo und speziell Servus Asterix,

ich brauchte etwas Abstand zu den Herren v. Unruh bzw. Norrby, derweil habe ich mich nochmal eingehend mit der Simulation einer 1 MHz Endstufe befasst.
Da es die von mir schon ehemals bevorzugten HF Transistoren wieder geben wird, so Gott will (inklusive LTSpice- Modellen),
habe ich schrittweise ein umfangreiches Modell gebastelt, welches den meisten Ansprüchen genügen sollte:
Bei 1 MHz schafft es 450 Watt an traditionelle 4 Ohm, an 3 Ohm entsprechend mehr, dann greift die dynamische Strombegrenzung,
welchselbige jetzt auch ziemlich ausgereift ist.
Die Transistoren sind zwar viele, aber insgesamt nicht teuer (etwa 20 Euro pro 100 St. und Typ). Hier eine Quelle, es gibt mehrere:

https://www.mouser.de/ProductDetail/ON- ... BPmclEmUFE

https://www.mouser.de/ProductDetail/ON- ... 2FpuTC0%3D

Für die MosFets am Ausgang gibt es von IXYS  P- und N- Typen, die das alleine schaffen, so mal rund 90 A und 800 Watt P tot pro Stück; auch bezahlbar, 10-15 Euro.
Aber leider kein Modell, hier der seltenere P-Typ:

IXTK 90P20P.pdf

(173.28 KiB) 6-mal heruntergeladen

Wenn ich den Treiberquerstrom gnadenlos erhöhe, kriege ich auch unverzerrte 2 MHz bei volle Kanne.

Ich hänge jetzt mal ein paar Schnappschüsse von LTSpice dran, bei Gefallen gibbet auch das Modell,
dann werde ich mich an die Platine heranwagen, da kann ich mich auf einiges gefasst machen...

Bei gelungener "Durchbildung" könnt Ihr das Layout mit den Gerberdaten haben, eine gewisse "Resonanz" Eurerseits würde mich dabei sehr freuen.

PowerDiff4.jpg (157.29 KiB) 135 mal betrachtet

Schönen Gruß,

Ecki

P.S.: und wenn noch jemand eine Idee oder Korrektur dazu hat, bitte gerne...

 

[asterix]

Die Schaltung ist ziemlich umfangreich. Wenn Du die nur mit Spice getestet hast, dann dürften in der Praxis noch einige Überraschungen zu erwarten sein. Ich habe mich da für eine deutlich kleinere Lösung entschieden. Auf Schutzmechanismen wollte ich erst einmal vollständig verzichten, weil ohnehin kein Bauteil teurer als 2€ werden soll. Da ich unbedingt auch noch einen hochohmigen Ausgang haben will, muss eine Gegenkopplung über alles möglich sein. Diskrete Differenzverstärker dürften da zu langsam sein. Das wird wahrscheinlich nur über einen schnellen OP gehen. Ich habe mir dazu den LM7171 besorgt. Der lässt sich mit bis +-15V betreiben, kommt auf eine Slew Rate von 4100 V/μs und kostet maximal 2€ das Stück. Mit seinen 100mA am Ausgang müsste sich die Endstufe direkt ansteuern lassen. Die soll mit IRF540/ IRF9540 realisiert werden. 10 Stück kosten da unter 2€. Die Wahrscheinlichkeit dass man die alle verschießt bevor die Schaltung funktioniert ist ziemlich gering. Für die Ruhestromeinstellung müssen ein paar Widerstände und 2 Z-Dioden genügen. Am teuersten sind die Kühlkörper. Die können aber wenigstens nicht kaputt gehen. Angedacht sind im ersten Anlauf 2 Kühlkörper mit einem Wärmewiderstand von maximal 1K/W . Beim Kauf über EBAY muss man unbedingt darauf achten, dass der angebotene Kühlkörper die angegebenen Werte auch hat. Da stehen oft Daten bei den Kühlkörpern, die einfach nicht stimmen. Da muss man vor der Bestellung noch etwas recherchieren. Den SK 34 75 SA bekommt man für unter 7€/Stück. Allerdings nicht bei EBAY. Einfach mal nach "SK 34 75 SA kaufen" googeln. Da gibt es gewaltige Preisunterschiede.

Das Material liegt schon Monate bei mir rum. Ich bin aber noch nicht dazu gekommen da weiter zu machen. Ich werde es aber demnächst mal in Angriff nehmen. Mal schauen, wie weit man damit kommt.

[Ecki]

Servus Asterix,

habe eben Deinen Beitrag zur Bauteilbeschaffung gelesen, danke für die Hinweise!
Ich mühe mich ebenfalls ab, möglichst den Datenblättern entsprechende Transistoren für mein "Projekt" zu finden.
Darum auch die Sendepause, bin derzeit Einkäufer, Verzeihung.
Mit etwas Abstand kann ich Dir natürlich beipflichten, meine Schaltung wirkt auf den ersten Blick etwas umfangreich...
Ist sie aber gar nicht, es steckt das Grundprinzip einer guten HiFi Endstufe drin.
Eingangsverstärker als Differenzverstärker, symmetrisch ausgeführt, danach je ein Emitterfolger, der die 2. Spannungsverstärkung in Basisschaltung anteibt.
(Das ist eine Abwandlung einer normalen Kaskode-Schaltung). Danach ist das Signal auf Ausgangspegel und muß in der Treiberstufe und der MOS Endstufe
ordentlich stromverstärkt werden. Mit einer stabilen Spannungsdifferenz zwischen den N- und P- Zweigen.
Darum ist die Treiberschaltung so umfangreich. Und, weil es diese tollen Transistoren nicht leistungsfähiger gibt, musste ich mehrere parallel schalten.
Wenn die kapazitiven Gate-Ströme in Summe bei 1MHz Sinus ca. 300mAs betragen, müssen die Treiber in Klasse A ganz ordentlich braten.
Ich tüftle momentan noch daran, wie sich Transistoren mit nicht ganz gleicher Stromverstärkung (Beta) in der Schaltung angleichen lassen.
Ich rechne bei der Beschaffung inzwischen ebenso wie Du mit Kalamitäten. 

Wenn bald fertig, stelle ich das LTspice Modell hier ein, dazu die Modelle der speziellen Transistoren, sie wurden von z.B. ON neuerdings ins Internet gestellt.
Dann kann man damit spielen, man muss es ja nicht bauen.
Mach' Dir keine Sorgen, eine HF-taugliche Platine kriege ich schon hin; es wird wesentlich billiger, wie bei der riesigen "Norrby-Platine".

Schönes Wochenende,
Ecki