Hallo!

Ich hatte Mal den dritten Teil für den Entwurf eines Netzteils für Audio-Verstärker versprochen. Nun hier ist es.

Nach Trafo und Gleichrichtung kommt jetzt:
Punkt 3: Die Siebung bzw. Pufferung

Nach der Gleichrichtung haben ist noch kleine Gleichspannung vorhanden, sondern Meer von Wellen mit 100Hz Frequenz. Mittels Elko’s wird dieses Meer zu einer Linie geglättet. Doch wie groß ist die benötigte Kapazität?

Ich verwende eine recht simple Formel zur Abschätzung der Siebungs-Kapazität:

C=(I_max * t) / U_delta

Beispiel:
Ausgehend von einem 12V~ Trafo bekomme ich nach der Gleichrichtung ca. 17V geliefert. Wenn mein Verstärker nun 100W an 4 Ohm Lautsprecher liefert, könnten theoretisch 5A Strom fließen. Das ist mein I_max Wert.
U_delta ist der Wert, um den die Spannung maximal sinken kann. Ich nehme i.d.R. 10% von der Ausgangsspannung an. Das hat bisher geklappt. In diesem Beispiel 1,7V – oder besser noch 1,5V (lässt sich besser rechnen und bietet etwas Sicherheitspuffer an).
Nun kommen wir zum t, hier setze ich 0,01s (Zeit zwischen zwei Peaks der 100Hz Wellen)

Wenn ich die Zahlen kurz einsetze komme ich auf eine erforderliche Sieb/Puffer-Kapazität von 0,03 Fahrrad, dies Entspricht 30 000µF

Kaufen tue ich jedoch 3x 10 000µF, da mit der Kapazität die Trägheit des Elko’s steigt. Auf der anderen Seite bringen wieder hunderte kleine Elko’s auch keinen Gewinn, da deren Verluste bei niedrigen Frequenzen höher sind als bei großen Elko’s. Hier hilft nur der Blick ins Datenblatt .

Nicht vergessen, dass die großen Kapazitäten sicher entladen werden müssen, dazu muss nimmt man passend berechneten Widerstand, der die Elkos entlädt. Für mich muss die Spannung des Kondensators nach einer Minuten auf die Hälfte gesunken sein (bitte nicht diese Näherung für Hochspannung verwenden!!!!).

R_bleeder= t_half / ( ln(U_t_half/U_Start) * C)

Für Beispiel von Oben ist R_bleeder ca. 3000 Ohm

Nach der Siebung verwende ich gerne noch einen Snubber (nicht unbedingt nötig, aber gibt einen besseres Gefühl, wenn der HF Anteil an Rauschen oder Netzdreck, weg gefiltert wird)

Also zusammenfassend: Trafo, Gleichrichter, Siebung plus optionaler Snubber gibt ein ungeregeltes Netzteil.

Hier noch zwei Links für Interessierte:
Linear Power Supply Design von Rod Elliot
AN-1849 An Audio Amplifier Power Supply Design (Rev. B) von Texas Instruments

Grüße
Rincewind