Audio-Endstufe

Die vorliegende Schaltung ist eine Klasse-AB-Endstufe mit einem komplementären Leistungs-Transistorpaar als Stromverstärker für den Lautsprecher.

Eckdaten und Dimensionierung:

•  Die Pegel im MS2600NG sind typ. 10Vss (max. 24Vss)
•  Ziel ist eine Endstufe mit max. 2*15W

Als Lautsprecher wird pro Kanal ein VISATON SC8N verwendet.

• Nennbelastbarkeit 30W -> hat also genügend Reserve
• Musikbelastbarkeit 50W
• Nennimpedanz 8Ω

Als Erstes mal ein paar überschlägige Berechnungen:

• Uaus_eff = ‎√(P*R) = √(15W*8Ω) = 10,9Veff
• Uaus_s = √2 * 10,9V = 15Vs (bzw. 30Vss)
• Ub = ±2 * √(P*R) = ±21,9V
• Utransistor ≈ 3*Ub ≈ 65V
• Ic ≈ ±√2 * √(P/R) ≈ 1,9A (Ic_eff ≈ 1,4A)
• Ptr_max ≈  0,1 * Ub²/R ≈ 6W
• Emitterstrom-Gegenkopplungswiderstände ≈ 10% der Lautsprecher-Impedanz also 0,8Ω
• Ruhestrom auf ca. 1% des Maximalstromes einstellen ≈ 15..20mA
• Kühlkörper
• • max. 80°C, d.h. max. Erwärmung 55°C
  • Rth_tr ≈ 2K/W
  • Rth_max = 55°C/6W = 9.2K/W
  • Rth_kühl = Rth_max - Rth_tr = (9,2 - 2)K/W = 7.2K/W

Fazit:

• Wir brauchen eine Versorgungsspannung von ±22V.
• Wir brauchen einen NPN / PNP Transistor mit einer Uce > 65V und Ic > 2A.
  Ich habe mich für die Typen BD243C / BD244C entschieden. Lt. Datenblatt 100V, 6A und typ. Anwendung "Driver and Output stages of Hi-Fi Amplifiers"
• Wir brauchen einen Kühlkörper mit einem Rth < 7K/W
• Der Emitterstrom-Gegenkopplungswiderstand muss bei 0,8Ω und 2A also min. eine Belastbarkeit von 1,6W haben.

Rückrechnung:

• Unser Trafo liefert 160VA/2*17V.
• Ub = Utrafo * √2 - Ugleichrichter - Ubrumm = 17V*√2 - 1V - 1V = 22V -> Perfekt :-)
• Itrafo = P / U = 160W/2*17V = 4.7A je Sekundarwicklung. Wenn wir mal 1 bis 1,5A für die GP1-5 mit Modulen abziehen, bleibt für die Endstufe ca. 3,2 bis 3,7A übrig.
• Wir benötigen 2*Ic_eff = 2,8A -> das passt also auch :-)

Die Spannungsversorgung geht einmal direkt (nur GL-Richter und Elko) an die Leistungstransistoren und zusätzlich stabilisiert an die OPs, da der Ripple auf der Speisespannung bei hohen Leistungen recht hoch ist.

Diese Werte sind natürlich die Maximalwerte (worst case). In der Praxis wird die Endstufe nie dauerhaft mit 15W laufen. 

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