Class D im Zwergenformat

[mm2 0]

Hallo zusammen,

 

die Class D Familie hat mal wieder Zuwachs bekommen, siehe

 

http://www.flyingmole.co.jp/en/pdf/product/cas3.pdf

 

Test findet sich auch in der aktuellen stereoplay.

 

@ Hubert, das Ding hat ein Schaltnetzteil,

in der Stereoplay steht, die Gleichrichtung erfolgt nicht mit Dioden

sondern mit Transistoren, die so geschaltet sind das ein quasi

konstanter Ladestrom entsteht ! Kannst Du Dir vorstellen

was damit gemeint ist und wie sowas schaltungstechnisch aussieht ?

 

Grüße

mm²

 

 

[h_reith 3]

Hi mm2,

 

man sollte den Zeitschriften nicht alles glauben. Manchmal stehen da merkwürdige Dinge drin.

An einer Diode bleibt ja immer die Schaltspannung hängen. In Schaltnetzteilen benutzt man darum teilweise Transistoren, da man damit auch unter die 0.xV kommt und so die Verluste reduzieren kann. Ob das bei einem Gerät wie diesem wirklich gemacht wird - ich weis es nicht.

Die Beschreibung in der stereoplay könnte auch auf die PFC passen - eventuell ist dieser Schaltungsteil damit gemeint. Das scheint mir sogar sehr warscheinlich.

[mm2 0]

Hallo Hubert,

 

> man sollte den Zeitschriften nicht alles glauben.

 

alles ! viele meinen man sollte "nichts" glauben :-)

eigentlich sollte man nur die Bilder ansehen

und selbst die sind manchmal falsch. :-)

 

> An einer Diode bleibt ja immer die Schaltspannung hängen

> In Schaltnetzteilen benutzt man darum teilweise Transistoren,

> da man damit auch unter die 0.xV kommt und so die Verluste reduzieren kann.

 

Was ist Bipolar oder mit MOS-FET Transistoren erreichbar ?

Lässt sich die Spannung einer Schottky Diode mit Transistoren unterbieten ?

Ja, bei kleinem einem RDS(on) schon,

habe einen guten Link mit Beispiel gefunden:

http://www.spaun-snt.de/de/index.htm?/de/p...te/prod_pfc.htm

 

Ich habe aber viel weniger an minimale Spannungsverluste gedacht,

als viel mehr an die Möglichkeit die enormen Strom/Ladespitzen mit Transistoren

etwas weicher verlaufen zu lassen und auch in der Höhe zu begrenzen.

Wie könnte man dies am besten erreichen ?

So eine Art:

Ultra Soft and Ultra fast Switching, USAUFS :-)

und

Ultra Low Loss and no Recovery, ULLANR :-)

( würde mich ja nicht wundern bald davon in den Zeischriften zu lesen )

 

Haben Transistoren beim schalten auch einen "Recovery Effekt" wie Dioden

oder könnte das ein weiterer Vorteil des Transitors sein ?

 

> Die Beschreibung in der stereoplay könnte auch auf die PFC passen

 

Power-Factor-Correction

für einen solchen Zwerg wäre ein PFC Schaltnetzteil ganz schön viel Aufwand !

 

Viele Grüße

mm²

 

[h_reith 3]

Hi mm2,

 

also entweder soft oder fast - musst dich schon entscheiden

 

Das Problem bei den Dioden ist ja der Übergang vom leitenden in den sperrenden Zustand. Kommt der eher langsam, kehrt sich die Stromrichtung um. Dann gibts über die unvermeidlichen Indultivitäten entsprechende Schwinger im HF-Bereich. Das kann man nur vermeiden, wenn man "Schalter" hat, die schnell abschalten. Damit sind diese dann auch soft.

 

PFC ergibt sich fast zwangsläufig aus den Normen in den unterschiedlichen Ländern und aus dem Wunsch nach einem weiten Eingangsspannungs-Bereich. Einige Controller machen PFC und Schaltnetzteil auch in einem. Bei so kleinen Leistungen sollte das noch gut, kompakt und preiswert machbar sein.

[h_reith 3]

Hi mm2,

 

noch was zum Thema "was die Zeitschriften so alles schreiben":

 

Zitat stereoplay:

"...Etwa in die Bi-Phase-Gegentakt-Modulation, die Schaltverzerrungen mindert..."

 

Etwas genauer beschrieben unter

http://hifiakademie.de/?id=1.8.7.50.1

"...Es entsteht eine Art Übernahmeverzerrung wie sie von class a/b bekannt ist..."

 

Dazu kann man sich auch die Messungen der stereoplay ansehen, die gerade bei kleinen Leistungen doch recht deutlichen Klirr zeigen.

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1410.jpg

 

Zum Vergleich der Proto-Type eines DIY-Amp (class-d) ohne Bi-Phase gemessen im gleichen Labor.

 

http://hifiakademie.de/pics/d2a/damp_klirr.jpg

 

Ohne Bi-Phase liegen die Oberwellen um etwa 20..30dB niedriger.

Naja, es liegt nicht nur an der anderen Modulationstechnik, aber einen gewissen Einfluß hat es schon.

 

[mm2 0]

Hallo Hubert,

 

> also entweder soft oder fast

 

ich will beides ;-) wenn man "Soft" anders definiert sollte das auch leicht möglich sein ;-)

 

fast kann fast bleiben ;-) und je faster desto besser.

 

unter Soft verstehe ich mehr die Steilheit der U/I Kennlinie.

 

Das Ideal wäre also ein aktives Element

das unedlich schnell schaltet

( "fast" dadurch findet auch keine Umkehr der Stromrichtung statt. )

und dessen U/I Kennlinie eine definierte Steigung/Verlauf hat,

( soft, die Stromentnahme nicht recheckförmig sondern

möglichst weich erfolgt )

 

Nehmen wir mal zum Vergleich an wir hätten eine Silizium Diode

mit 0,7 V Schwellspannung und unendlich steiler Kennlinie.

Diese könnte mehr oder weniger fast sein,

aber sie wäre in meinem Sinn nicht Soft, da sich der Strom extrem schnell ändert

und unendlich ansteigen wird

( was der Trafos halt hergibt und die Elkos saugen können )

 

Alternative eine Schottky mit 0,2V Schwellspannung

und ebenfalls unendlich steiler Kennlinie und genau so fast

wie die Silizium, wenn ich nun die Kennlinie der Schottky durch

einen Widerstand flacher mache wird bei korrekter Dimensionierung

Wirkungsgrad und transportierte Energie gleich wie bei der Silizium sein,

aber Stromänderungsrate und der maximal Strom wird nierdriger sein,

also nach meiner Definition Softer. ;-)

 

Viele Grüße

mm²

 

 

[h_reith 3]

Hi mm2,

 

soft hat nichts mit der U/I-Kennlinie zu tun. Das ist nur der differenzielle Widerstand. Das ist ein mehr oder weniger statischer Wert und hat nichts mit irgendwelchen Schaltvorgängen zu tun.

 

soft bezeichnet die Verhältnisse beim Schalten, also im Zeitbereich.

 

Für die Stromänderung kommt es auf die Spannungsdifferenzen und die Restwiderstände an. In üblichen Netzteilen haben die Elkos ja fast den Spannungspegel des Scheitels der Sinuswelle des Trafo. Von daher steigt der Strom beim Einschalten der Dioden eher langsam an. Das Problem ist das Abschalten. Nach dem hohen Strom durch die Diode ist diese mit Ladungsträgern übersättigt. Wenn jetzt die Trafospannung kleiner wird als die am Elko, dann leitet die Diode immer noch. .....

Soft bedeutet, dass nach dem starken Stromimpuls die Diode wieder schön in den Sperrbetrieb übergeht. Und das sollte sie nach Möglichkeit unendlich schnell machen. Unter diesen Umständen würde die Diode genau dann in den Sperrbetrieb übergehen, wenn der Strom 0 ist.

 

 

 

 

 

[mm2 0]

Hallo Hubert,

 

> Naja, es liegt nicht nur an der anderen Modulationstechnik

 

schönes Beispiel dass eine simple Schaltung gut gemacht

besser sein kann als eine aufwendige mittelprächtig ;-)

 

Viele Grüße

mm²

[h_reith 3]

Hi mm2,

 

also wie alles im Leben hat die Bi-Phasen-Modulation Vor- und Nachteile. Eine Klirrarmut würde ich jetzt der Methode nicht als Vorteil andichten.

 

Vom Aufwand her ist es relativ egal, ob man eine Vollbrücken normal oder in Bi-Phase ansteuert. Der Platz wird vor allem durch die 4 FETs, GateDriver, zusätzliche Spule ... bestimmt. Halt alles, was eine Vollbrücke so braucht.

[mm2 0]

Hallo Hubert,

 

naja es war ja auch mit einem Zwinkern gemeint,

aber es ist schon was dran ;-)

 

> mehr oder weniger statischer Wert

 

eher weniger, bei jedem Ein- und Ausschaltvorgang fahrt man die Kennlinie

rauf und runter, wird also bei einem Schaltnetzteil 100 tausendmal pro Sekunde

rauf und runter genudelt ;-)

 

> soft bezeichnet die Verhältnisse beim Schalten, also im Zeitbereich.

 

selbst dann ist fast und soft kein direkter Widerspruch,

viele Audiodioden ;-) schmücken sich mit

Ultrafast, Soft Recovery

Hyperfast, Soft Recovery

und anderen Superlativen ;-)

 

Bei Thel habe ich eine kleine Erläuterung zu "Softclipping" seiner Dioden gefunden:

----------------------------------------------------------------------------------------------

Diese Serie zeichnet sich durch ultraschnelles Schaltverhalten und weiches Softclipping aus, d.h. im Grenzstrombereich steigt die Durchlass-Spannung stärker an, als bei üblichen Dioden. Dadurch werden die Oberwellen im Impulslastbetrieb verringert und auf tiefere, leichter zu dämpfende Frequenzen verschoben, was zum warmen Sound beiträgt.

-----------------------------------------------------------------------------------------------

 

das bezieht sich auch auf die U/I Kennlinie.

 

> Das Problem ist das Abschalten

 

ja das stimmt, hier müsste man eben schon kurz vor dem Scheitel

Soft abdrehen können, so dass die Recovery Eigenschaften gar nicht mehr

entscheidend sind.

Daher meine Idee einen Transitor zur Gleichrichtung zu nutzen

 

> dann leitet die Diode immer noch. .....

 

ja hier ist das Problem, das gibt üble Spitzen, kann man mit dem Oszi schön messen

und manchmal auch im Trafo als Surren und Pfeifen hören.

 

Viele Grüße

mm²

 

 

[h_reith 3]

Hi mm2,

 

wenn man den Zeitschriften nicht alles glaubt, dann gibt es auch keinen Grund, Th.. alles zu glauben

 

Ein direkter Zusammenhang von Oberwellen im Bereich zwischen zig 100kHz und eingen MHz auf einen mehr oder weniger warmen Sound ist doch schon ziemlich grenzwertig. Ich würde mit jetzt nicht zutrauen zu behaupten, dass z.B 700kHz warm klingt und 1.2MHz kühl.

Liegt eventuell auch daran, dass ich keine Dioden verkaufe.

 

[mm2 0]

Hallo Hubert,

 

da hast Du schon recht, aber dann dürfte ich Dir auch nicht alles glauben :-)

 

Ob Dein vermuteter Frequenzbereich stimmt kann ich nicht sagen,

ich habe mal an "normal" Dioden gemessen und da ging es bereits

ab 20KHz los was ich nicht als warm sondern sehr störend empfand.

 

Ich fand mehr den Hinweis auf das "softclipping" interessant,

weil das meinen soft Gedanken unterstützt,

aber es bleibt halt schwer den Klang mit technischen Werten

zu ergründen.

 

Viele Grüße

mm²

 

[h_reith 3]

Hi mm2,

 

also bei mir und meinen Aussagen solltest du ganz besonders vorsichtig sein !

Prinzipiell ist es immer besser, wenn man etwas weis - dann muss man nicht so viel glauben.

 

Der Frequenzbereich war von mir jetzt einfach mal so hingeschrieben. Er hängt ja nur zu einem ganz kleinen Teil von der Diode ab. Schwingen tut ja eher der Trafo und darum zählen eher seine Werte. Die Energie ist in seiner Induktivität gespeichert. Wenn die Diode abschaltet, dann schwingt diese Induktivität mit der Wickelkapazität auf der sich daraus gergebenden Resonanzfrequenz. Dazu kommen dann natürlich noch die Anschlussleitungen und sonstige Kleinigkeiten.

Die oft anzutreffenden Kondensatoren über den Dioden (die in Schaltnetzteilen in der Regel nicht verwendet werden) sitzen quasi parallel zur Wickelkapazität und drücken dadurch die Resonanz deutlich nach unten, führen aber nicht zu einer Befämpfung.

[mm2 0]

Hallo Hubert,

 

> also bei mir und meinen Aussagen solltest du ganz besonders vorsichtig sein !

 

ich werde es versuchen ;-)

 

> Prinzipiell ist es immer besser, wenn man etwas weis - dann muss man nicht so viel glauben.

 

100% ;-)

 

> führen aber nicht zu einer Befämpfung

 

das "weis" ich ;-) und ich habe es selbst ausprobiert,

der C macht es meist noch schlimmer ( schwingt länger nach )

 

Mit einer individuell abgestimmen RC Kombination parallel

zur Trafowicklung kann man die Resonanz sehr wirkungsvoll

bedämpfen. ( Manche HighEnder benutzten auch nur ein R )

 

Viele Grüße

mm²

[mm2 0]

Hallo Hubert,

 

> Die oft anzutreffenden Kondensatoren über den Dioden (die in Schaltnetzteilen in der

> Regel nicht verwendet werden) sitzen quasi parallel zur Wickelkapazität und drücken dadurch

> die Resonanz deutlich nach unten, führen aber nicht zu einer Befämpfung.

 

 

habe sogar noch eine Messung davon gefunden ( sihe Anhang )

 

Grüße

mm²