Rent teoretisk fråga!
Om jag parallel kopplar 8 TIP35C i en Pushpull applikation med TIP36C som mot part.
Om jag matar kretsen med 90V+ och 90V- genom att transformera ner nätspänning och likriktar den.
8 TIP35C får då en total Effekt 1000W
Om jag vill ha utimpedans 2Ω
Blir strömmen då enligt formeln I=P/U eller I=U/R
om jag räknar enligt I=P/U =11.11 A
Och om jag räknar enligt I=U/R = 45 A
Är 11,11A den maximala strömmen jag kan använda för 1000w? Då måste jag väl använda strömbegränsningsmotstånd på basen?
Jag vill mest veta ifall jag tänker rätt!!
Klass B Förstärkare. Hur räknar man ut impedansen?
Nja, det beror ju på vilken utstyrning du har, sen är ju verkningsgraden högre än 50 % för klass B. Här kan du läsa lite.
http://sound.westhost.com/efficiency.htm
http://sound.westhost.com/efficiency.htm
Det är precis sådant här man skall prova i spice-simulatorn!
det ryker mindre än när man skrider till verket rent fysiskt...
jeja2000: du har händelsevis inte någon länk/schema till ditt bygge, jag är faktiskt lite nyfiken och prova att simulera...
Det som peter555:s länkar inte tar upp någonstans är vad som händer när man kopplar till komplex kapacitiv resp. kompex induktiv last som alla högtalare är vare sig man vill eller inte (hornhögtalare är faktiskt minst komplex i det avseendet och därför är känd att fungera hyffat bra mot rörföstärkare som normal har låg dämpfaktor (= hög utgångsimpedans) i jämförelse med transistorstegen)
Vet att hifi-tidningar åtm. förr (länge sedan jag läste sådana...) körde en typ 2 Ohm |_ 30 grader och 2 Ohm |_ 60 grader test både kapacitivt och induktivt (en vanlig noname 3-vägs ala SIBA-högtalare kanske ligger som värst runt 40 - 45 grader fasvinkel på var sidan av resonansfrekvensen för basen, men motsvarande 'puckel' finns även var sida om mellanregistrets resonansfrekvens).
Vid 2 Ohm |_ 60 grader så får man bara räkna med ca 37% av utmatad effekt (räknad som Volt * ström ut ur förstärkaren) fastnar i högtalaren/lasten medans resten fastnar i kylflänsen på slutsteget - dom 60-70% verkningsgraden för en typisk klass AB hamnar raskt ned på 20-30% verkningsgrad och följdaktligen (mycket) mer värmen på kylflänsen.
Skall man köra impedansmässigt 'fula' högtalare så måste man dimensioneringsmässigt räkna med att nästa all effekt temporärt hamnar i kylflänsarna vid vissa driftlägen.
---
Sedan gammalt har jag hittat en spicemodell av en generisk noname 3-vägshögtalare typ sådana man hittar på SIBA mm. ställen.
Den här modellen är byggd baklänges från en uppmätt högtalare så att modellen ger exakt samma impedanskurva med alla fasvridningar etc. som den verkligt uppmätta högtalaren - många spice-modeller är analyserade så här baklänges och är hyffsat pålitligt metod. Tyvärr har inte skaparen angivet vilken högtalarmodell han utgick ifrån. Observera att den visar bara ur elektrisk perspektiv som visas mot slutsteget, inte ljudmässiga även om man kan dra vissa slutsatser av det. Jag gissar att modellen inkluderar passiva delningefilter etc. som förvärrar situationen ytterligare några snäpp (även dessa lagrar energi i systemet).
[varning för lite större bilder, blir så plottrigt annars..]
Här är Schemat att utgå från funderingarna, högerhalvan efter 'speaker' är modellen av högtalaren, vänster halva är mätbrygga för att mäta på 'högtalaren'
bild 2 är kurvor som de flesta känner igen, förutom att jag har lagt in aktiv, reaktiv och skenbar effekt samt högtalarens elektriska Q-värde beroende på frekvens - man ser här att den är så högt som strax över 0.8 vid dryga 2 KHz, med andra ord måste förstärkaren hantera nästan lika mycket reaktiv effekt som aktiv effekt (reaktiv effekt värmer förstärkaren kylflänsar - kom i håg detta!) vid exakt 70 Hz så är den elektriska Q-värdet nära 0, dvs. nästanpå ideal last, tycker man, men å andra sidan är impedansen hög, runt 25 Ohm så det går inte in så mycket effekt i högtalaren för en given polspänning, typ 40 mW när man annars ligger runt 125 mW, medans ligger man på 50 Hz resp 100 Hz så är andelen reaktiv effekt ca 3/4 av en aktiva effekten i belopp - mao. förstärkaren skall hantera tvära kast från ca 30 grader kapacitiv last till dito 40 grader induktiv last bara i intervallet 50 Hz - så det gäller att förstärkarens återkoppling är stabil med en sådan här varierande last inkopplad.
Bild 3 är transientbeteendetesten - är förståss på den 'elaka' 70 Hz som luktar trubblig lång väg av impedanskurvan att dömma. Den är driven med 4 perioder med lågimpediv drivsteg (0 Ohm) och därefter kortsluter över polskruvarna - vilket också motsvarar lågimpedivt slutsteg där man plötsligt stänger av insignalen - Detta gör att slutsteget absorberar all ström som kommer från högtalaren utan att dess polspänning höjs. Notera nu högtalarens ringningen när signalen plötsligt tystnar - lila linjen har jag utgått från att motsvarar rörelsen av baskonen och med andra ord så 'sjunger den efter' ca 1 period med relativt stor styrka. Man ser att ström och spänning ligger i fas och är en 'snäll' last ur förstärkarperspektiv - i allafall när det jobbar med konstant signal.
Bild 4 har jag starta högtalaren med 0 Ohm, men dämpar den med 8 Ohm för att simulera litet rörsteg och långa kablar - man ser att der ringer efter betydligt mera när signalen avbryts.
Bild 5 både drivs och dämpas av 8 Ohm - man ser att konen har både lite svårt att starta och stoppa - det blir ingen bra återgivning av hårdrock-trummbatteri här inte...
Bild 6 har jag varit lite elak, 4 perioder för att få igång alltihop och därefter lämnas porten öppen när signalen slutar - högtalaren ringer som en kyrkklocka nästan... - med andra ord är konstanströmdrivna högtalare kanske inte så bra val om man vill ha en fast och transientrik bas...
Bild 7. Här har frekvensen sänkts till 52,4 (för att hålla exakta hela perioder gentemot 'brytarens' timing) ) och nu ser man att ström och spänning inte följs åt i fas längre (med en ganska komplicerad fasåkning mellan precis i början och efter ett par perioder) och förstärkaren måste pumpa en viss andel reaktiv energi. Ringningen efter att signalen slutat ser lite misstänkt ut, därför provar vi med ännu lägre frekvens med Bild8. Hmm ser det inte ut som arr ringningen fortfarande verkar gå i 70 Hz takt ??
Då är vi lite mer elak och klipper mitt i en period, se bild 9, mer energi kvar i systemet och därmed större ringningsamplitud på första halvperiden - lik förbaskat i 70 Hz takt...
Ok, då går vi åt andra hållet, uppåt i frekvens... Bild 10, här ser man att ström och spänning åter igen verkar hänga ihop fasmässigt - men så fort slutsteget slutar mata energi på önskad frekvens så resonerar högtalaren i 70 Hz takt med den energi som är kvar i systemet. Högtalaren fungerar onekligen som en 70 Hz kyrkklocka med kläpp - starta och slutar alltid med en 70 Hz överlagrad eftersläng oavsett vad för frekvensområde och pulser (i basområdet) man stoppar in...
---
Ovanstående är bara tankeövning hur komplex drivning av en 'vanlig' högtalare egentligen är - Stora impedanshopp är helt klart farliga om de också är smala - indikerar då högt mekaniskt Q-värde som har dålig elektrisk koppling mot slutsteget och blir därmed resonanta/ringiga på vissa frekvenser. Tvära kast och mycket reaktiv effekt i högtalaren gör också att kylningen av slutsteget måste kunna åtminstone hantera halva sin utsända effekt avbrända direkt i sina kylflänsar temporärt (= termisk kapacitet i i kislet i trissorna i 0.5 -1 sek region) och skyddsbetendet vid ännu ogynsammare last och/eller kontinuerlig drift i den ogynsamma lastläget..
---
Vissa högtalare - åtminstone förr så la man in konjegatlänkar i delningsfiltret för att förbättra den reaktiva delen mot slutsteget sett - men även konjegatlänkar lagrar energi vilket gör att konjegatlänken 'isolerar' högtalarelementet mot slutsteget och bromsas inte av den längre i samma utsträckning som tidigare - vilket gör att högtalaren blir ännu mera ringig av operationen
---
Skall man ha snabba och fasta bashögtalare så handlar det om att minska på rörliga vikterna så mycket som möjligt och den vägen minska energilagringen i högtalaren - lättare sagt än gjort förvisso...
det ryker mindre än när man skrider till verket rent fysiskt...
jeja2000: du har händelsevis inte någon länk/schema till ditt bygge, jag är faktiskt lite nyfiken och prova att simulera...
Det som peter555:s länkar inte tar upp någonstans är vad som händer när man kopplar till komplex kapacitiv resp. kompex induktiv last som alla högtalare är vare sig man vill eller inte (hornhögtalare är faktiskt minst komplex i det avseendet och därför är känd att fungera hyffat bra mot rörföstärkare som normal har låg dämpfaktor (= hög utgångsimpedans) i jämförelse med transistorstegen)
Vet att hifi-tidningar åtm. förr (länge sedan jag läste sådana...) körde en typ 2 Ohm |_ 30 grader och 2 Ohm |_ 60 grader test både kapacitivt och induktivt (en vanlig noname 3-vägs ala SIBA-högtalare kanske ligger som värst runt 40 - 45 grader fasvinkel på var sidan av resonansfrekvensen för basen, men motsvarande 'puckel' finns även var sida om mellanregistrets resonansfrekvens).
Vid 2 Ohm |_ 60 grader så får man bara räkna med ca 37% av utmatad effekt (räknad som Volt * ström ut ur förstärkaren) fastnar i högtalaren/lasten medans resten fastnar i kylflänsen på slutsteget - dom 60-70% verkningsgraden för en typisk klass AB hamnar raskt ned på 20-30% verkningsgrad och följdaktligen (mycket) mer värmen på kylflänsen.
Skall man köra impedansmässigt 'fula' högtalare så måste man dimensioneringsmässigt räkna med att nästa all effekt temporärt hamnar i kylflänsarna vid vissa driftlägen.
---
Sedan gammalt har jag hittat en spicemodell av en generisk noname 3-vägshögtalare typ sådana man hittar på SIBA mm. ställen.
Den här modellen är byggd baklänges från en uppmätt högtalare så att modellen ger exakt samma impedanskurva med alla fasvridningar etc. som den verkligt uppmätta högtalaren - många spice-modeller är analyserade så här baklänges och är hyffsat pålitligt metod. Tyvärr har inte skaparen angivet vilken högtalarmodell han utgick ifrån. Observera att den visar bara ur elektrisk perspektiv som visas mot slutsteget, inte ljudmässiga även om man kan dra vissa slutsatser av det. Jag gissar att modellen inkluderar passiva delningefilter etc. som förvärrar situationen ytterligare några snäpp (även dessa lagrar energi i systemet).
[varning för lite större bilder, blir så plottrigt annars..]
Här är Schemat att utgå från funderingarna, högerhalvan efter 'speaker' är modellen av högtalaren, vänster halva är mätbrygga för att mäta på 'högtalaren'
bild 2 är kurvor som de flesta känner igen, förutom att jag har lagt in aktiv, reaktiv och skenbar effekt samt högtalarens elektriska Q-värde beroende på frekvens - man ser här att den är så högt som strax över 0.8 vid dryga 2 KHz, med andra ord måste förstärkaren hantera nästan lika mycket reaktiv effekt som aktiv effekt (reaktiv effekt värmer förstärkaren kylflänsar - kom i håg detta!) vid exakt 70 Hz så är den elektriska Q-värdet nära 0, dvs. nästanpå ideal last, tycker man, men å andra sidan är impedansen hög, runt 25 Ohm så det går inte in så mycket effekt i högtalaren för en given polspänning, typ 40 mW när man annars ligger runt 125 mW, medans ligger man på 50 Hz resp 100 Hz så är andelen reaktiv effekt ca 3/4 av en aktiva effekten i belopp - mao. förstärkaren skall hantera tvära kast från ca 30 grader kapacitiv last till dito 40 grader induktiv last bara i intervallet 50 Hz - så det gäller att förstärkarens återkoppling är stabil med en sådan här varierande last inkopplad.
Bild 3 är transientbeteendetesten - är förståss på den 'elaka' 70 Hz som luktar trubblig lång väg av impedanskurvan att dömma. Den är driven med 4 perioder med lågimpediv drivsteg (0 Ohm) och därefter kortsluter över polskruvarna - vilket också motsvarar lågimpedivt slutsteg där man plötsligt stänger av insignalen - Detta gör att slutsteget absorberar all ström som kommer från högtalaren utan att dess polspänning höjs. Notera nu högtalarens ringningen när signalen plötsligt tystnar - lila linjen har jag utgått från att motsvarar rörelsen av baskonen och med andra ord så 'sjunger den efter' ca 1 period med relativt stor styrka. Man ser att ström och spänning ligger i fas och är en 'snäll' last ur förstärkarperspektiv - i allafall när det jobbar med konstant signal.
Bild 4 har jag starta högtalaren med 0 Ohm, men dämpar den med 8 Ohm för att simulera litet rörsteg och långa kablar - man ser att der ringer efter betydligt mera när signalen avbryts.
Bild 5 både drivs och dämpas av 8 Ohm - man ser att konen har både lite svårt att starta och stoppa - det blir ingen bra återgivning av hårdrock-trummbatteri här inte...
Bild 6 har jag varit lite elak, 4 perioder för att få igång alltihop och därefter lämnas porten öppen när signalen slutar - högtalaren ringer som en kyrkklocka nästan... - med andra ord är konstanströmdrivna högtalare kanske inte så bra val om man vill ha en fast och transientrik bas...
Bild 7. Här har frekvensen sänkts till 52,4 (för att hålla exakta hela perioder gentemot 'brytarens' timing) ) och nu ser man att ström och spänning inte följs åt i fas längre (med en ganska komplicerad fasåkning mellan precis i början och efter ett par perioder) och förstärkaren måste pumpa en viss andel reaktiv energi. Ringningen efter att signalen slutat ser lite misstänkt ut, därför provar vi med ännu lägre frekvens med Bild8. Hmm ser det inte ut som arr ringningen fortfarande verkar gå i 70 Hz takt ??
Då är vi lite mer elak och klipper mitt i en period, se bild 9, mer energi kvar i systemet och därmed större ringningsamplitud på första halvperiden - lik förbaskat i 70 Hz takt...
Ok, då går vi åt andra hållet, uppåt i frekvens... Bild 10, här ser man att ström och spänning åter igen verkar hänga ihop fasmässigt - men så fort slutsteget slutar mata energi på önskad frekvens så resonerar högtalaren i 70 Hz takt med den energi som är kvar i systemet. Högtalaren fungerar onekligen som en 70 Hz kyrkklocka med kläpp - starta och slutar alltid med en 70 Hz överlagrad eftersläng oavsett vad för frekvensområde och pulser (i basområdet) man stoppar in...
---
Ovanstående är bara tankeövning hur komplex drivning av en 'vanlig' högtalare egentligen är - Stora impedanshopp är helt klart farliga om de också är smala - indikerar då högt mekaniskt Q-värde som har dålig elektrisk koppling mot slutsteget och blir därmed resonanta/ringiga på vissa frekvenser. Tvära kast och mycket reaktiv effekt i högtalaren gör också att kylningen av slutsteget måste kunna åtminstone hantera halva sin utsända effekt avbrända direkt i sina kylflänsar temporärt (= termisk kapacitet i i kislet i trissorna i 0.5 -1 sek region) och skyddsbetendet vid ännu ogynsammare last och/eller kontinuerlig drift i den ogynsamma lastläget..
---
Vissa högtalare - åtminstone förr så la man in konjegatlänkar i delningsfiltret för att förbättra den reaktiva delen mot slutsteget sett - men även konjegatlänkar lagrar energi vilket gör att konjegatlänken 'isolerar' högtalarelementet mot slutsteget och bromsas inte av den längre i samma utsträckning som tidigare - vilket gör att högtalaren blir ännu mera ringig av operationen
---
Skall man ha snabba och fasta bashögtalare så handlar det om att minska på rörliga vikterna så mycket som möjligt och den vägen minska energilagringen i högtalaren - lättare sagt än gjort förvisso...
TIP35C är helt olämpliga för +-90V - de har Vcemax på 100V. +-90V ger 180V över transistorn när utgången går åt andra hållet.
Att försöka få 2000W ur en klass-B-förstärkare är inte en så värst bra idé anser jag. Vid 1000W ut i en resistiv belastning kommer försärkaren ha c:a 1000W i förluster i transistorerna.
Transistorernas effektmärkning är bara ett teoretiskt värde och är transistorns maximala förlusteffekt och har inget att göra med en förstärkares uteffekt. Det angivna värdet gäller endast vid en transistortemperatur på 25 grader och en spänning under second-breakdown-knäet. Ökad temperatur eller hög spänning minskar den användbara effekten. Med rimliga kylflänsar går det oftast bara att använda c:a hälften av den angivna effekten.
Strulet här är att vid låga frekvenser så ställer det till problem att effektförlusten bara sker under halva perioden och transistorn inte har tillräckligt mycket termisk tröghet. Vid 1000W förlusteffekt skulle det inte förvåna mig om det skulle krävas c:a 15-20 par av MJ21194 eller motsvarande. Men jag vet inte helt säkert, finns nog inga som tillverkar en sådan produkt. Vid den här effektnivån används vanligen antingen klass D, klass H, klass G eller liknande lösningar.
Om man vill jämföra med något så har QSC USA1310 ett klass B utgångssteg. Den kan ge 1000W i 2 ohm, och har 8 par MJ15024/25. (liknar de tidigare nämnda 21194 ganska mycket) Något som kanske kan verka förvånande är att matningspänningen är +-93V. Men om man tänker på att spänningen faller en hel del under belastning och att det finns ett spänningsfall över transistorerna så är det vettigt faktiskt. Så 16 par minst lär krävas för 2000W - men om man tänker på att spänningen börjar bli väldigt hög för transistorerna så kanske 20 par inte räcker ens!
Att försöka få 2000W ur en klass-B-förstärkare är inte en så värst bra idé anser jag. Vid 1000W ut i en resistiv belastning kommer försärkaren ha c:a 1000W i förluster i transistorerna.
Transistorernas effektmärkning är bara ett teoretiskt värde och är transistorns maximala förlusteffekt och har inget att göra med en förstärkares uteffekt. Det angivna värdet gäller endast vid en transistortemperatur på 25 grader och en spänning under second-breakdown-knäet. Ökad temperatur eller hög spänning minskar den användbara effekten. Med rimliga kylflänsar går det oftast bara att använda c:a hälften av den angivna effekten.
Strulet här är att vid låga frekvenser så ställer det till problem att effektförlusten bara sker under halva perioden och transistorn inte har tillräckligt mycket termisk tröghet. Vid 1000W förlusteffekt skulle det inte förvåna mig om det skulle krävas c:a 15-20 par av MJ21194 eller motsvarande. Men jag vet inte helt säkert, finns nog inga som tillverkar en sådan produkt. Vid den här effektnivån används vanligen antingen klass D, klass H, klass G eller liknande lösningar.
Om man vill jämföra med något så har QSC USA1310 ett klass B utgångssteg. Den kan ge 1000W i 2 ohm, och har 8 par MJ15024/25. (liknar de tidigare nämnda 21194 ganska mycket) Något som kanske kan verka förvånande är att matningspänningen är +-93V. Men om man tänker på att spänningen faller en hel del under belastning och att det finns ett spänningsfall över transistorerna så är det vettigt faktiskt. Så 16 par minst lär krävas för 2000W - men om man tänker på att spänningen börjar bli väldigt hög för transistorerna så kanske 20 par inte räcker ens!
Enligt Elfas formler,
Kan man beräkna strömmen genom att ta Effekten/Spänningen
1000W/90=11.11 A
Då bör väl strömmen på basen begränsas till CA 1,11A? För att inte gå över gränserna?
Det var mest där min fundering låg. Att försöka få 2kW ur de stackars transistorerna begriper till och med jag att det inte går!
Då skulle jag ju behöva åtminstone 16st kanske ännu mer. Men anledningen till mina funderingar är att just Tip35c och Tip36c sitter i ett Crunch steg, och nej jag tänker inte bygga ett bilslutsteg så SMPS behöver jag inte bygga.
Kan man beräkna strömmen genom att ta Effekten/Spänningen
1000W/90=11.11 A
Då bör väl strömmen på basen begränsas till CA 1,11A? För att inte gå över gränserna?
Det var mest där min fundering låg. Att försöka få 2kW ur de stackars transistorerna begriper till och med jag att det inte går!
Då skulle jag ju behöva åtminstone 16st kanske ännu mer. Men anledningen till mina funderingar är att just Tip35c och Tip36c sitter i ett Crunch steg, och nej jag tänker inte bygga ett bilslutsteg så SMPS behöver jag inte bygga.
Re: Klass B Förstärkare. Hur räknar man ut impedansen?
xxargs redogörelse för komplex högtalarlast finns nu som wikisida:
EF-wiki: elektronikforumet.com/wiki/../Impedans_hos_förstärkare
EF-wiki: elektronikforumet.com/wiki/../Impedans_hos_förstärkare
