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Jüwü(R)

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Würzburg,
11.05.2015,
21:14
 

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen (Elektronik)

Habe hier einen Class-D-Verstärker ohne! Ausgangsfilter. Also das dig. Signal hängt direkt am Lautsprecher. Das Teil wird mit 40W vom Hersteller angegeben. Wenn ich es an einen Lautsprecherersatz (Widerstand 4 Ohm) anschließe und mit dem Oszi messe, sehe ich nur ein (logischerweise) Frequenzgemisch. Die Schaltung arbeitet mit ca. 300kHz. Ich speise 1kHz Sinus ein und hätte gerne die Energie am Ausgang gemessen aber das ist ja so nicht möglich.
Habe schon mit LCR-Filtern versucht da was Vernünftiges rauszuholen, aber mehr als 8Watt waren da nicht drin. Kann das die Realität sein oder ich messe Mist oder wird gelogen?
Ich komme noch aus der Analogzeit und bin damit etwas überfordert.

xy(R)

E-Mail

11.05.2015,
21:36

@ Jüwü

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen

» Habe hier einen Class-D-Verstärker

Welchen denn?


» mehr als 8Watt waren da nicht drin. Kann das die Realität sein oder ich
» messe Mist oder wird gelogen?

Alles möglich.

geralds(R)

Homepage E-Mail

Wien, AT,
12.05.2015,
00:03
(editiert von geralds
am 12.05.2015 um 00:05)


@ Jüwü

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen

» Habe hier einen Class-D-Verstärker ohne! Ausgangsfilter. Also das dig.
» Signal hängt direkt am Lautsprecher.

---
hier gibt's Hilfen:
http://www.ti.com/sitesearch/docs/universalsearch.tsp?searchTerm=class%20d#linkId=1&src=top

http://www.ti.com/lit/an/sloa068/sloa068.pdf?keyMatch=class-d audio amplifiers&tisearch=Search-EN-TechDocs

http://www.ti.com/lit/an/sloa119b/sloa119b.pdf?keyMatch=class-d audio amplifiers&tisearch=Search-EN-TechDocs

http://www.ti.com/lit/ds/slos516c/slos516c.pdf?keyMatch=class-d audio amplifiers&tisearch=Search-EN-TechDocs

Gerald
---

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! :wink: Feigling!"

Mikee

12.05.2015,
06:57

@ Jüwü

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen

Hallo,

» Habe hier einen Class-D-Verstärker ohne! Ausgangsfilter. Also das dig.
» Signal hängt direkt am Lautsprecher.

Wie soll ich mir das vorstellen? Als Pulsbreite moduliertes Rechtecksignal? Also konstant in der Höhe der Ausgangsspannung?

Mikee

xy(R)

E-Mail

12.05.2015,
10:38

@ Mikee

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen

» Class-D-Verstärker ohne! Ausgangsfilter. Also das dig.
» » Signal hängt direkt am Lautsprecher.
»
» Wie soll ich mir das vorstellen? Als Pulsbreite moduliertes Rechtecksignal?
» Also konstant in der Höhe der Ausgangsspannung?

Genau.

soso

12.05.2015,
11:50

@ Jüwü

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen

» Habe hier einen Class-D-Verstärker ohne! Ausgangsfilter. Also das dig.
» Signal hängt direkt am Lautsprecher. Das Teil wird mit 40W vom Hersteller
» angegeben. Wenn ich es an einen Lautsprecherersatz (Widerstand 4 Ohm)
» anschließe und mit dem Oszi messe, sehe ich nur ein (logischerweise)
» Frequenzgemisch. Die Schaltung arbeitet mit ca. 300kHz. Ich speise 1kHz
» Sinus ein und hätte gerne die Energie am Ausgang gemessen aber das ist ja
» so nicht möglich.
» Habe schon mit LCR-Filtern versucht da was Vernünftiges rauszuholen, aber
» mehr als 8Watt waren da nicht drin. Kann das die Realität sein oder ich
» messe Mist oder wird gelogen?
» Ich komme noch aus der Analogzeit und bin damit etwas überfordert.

Du wirst sicher einen Dummy-Load verwenden. Da kannst du ja messen auf welche Temperatur er einpendelt. Danach bringst du den Dummy-Load über Stelltrafo oder Netzteil auf gleiche Temperatur. Oder Fettfleckphotometer.:-)

Mikee

12.05.2015,
12:01

@ xy

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen

Hallo,

wenn die Taktfrequenz konstant ist, dann böte es sich an, mit einem externen Frequenzgenerator zu Triggern, z.B. 100kHz.
Dann ergibt sich ein stehendes Bild.
Alle Impulse müssten gleich breit sein.

Beim Erhöhen der Ausgangsleistung werden die Pausen immer schmaler bis ein Ende erreicht ist.
Anhand des dann verbliebenen Puls/Pausenverhältnis und der Spannung kannst Du dann die Leistung errechnen.

Mikee

Altgeselle(R)

E-Mail

12.05.2015,
12:15

@ Jüwü

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen

» Habe hier einen Class-D-Verstärker ohne! Ausgangsfilter. Also das dig.
» Signal hängt direkt am Lautsprecher. Das Teil wird mit 40W vom Hersteller
» angegeben. Wenn ich es an einen Lautsprecherersatz (Widerstand 4 Ohm)
» anschließe und mit dem Oszi messe, sehe ich nur ein (logischerweise)
» Frequenzgemisch. Die Schaltung arbeitet mit ca. 300kHz. Ich speise 1kHz
» Sinus ein und hätte gerne die Energie am Ausgang gemessen aber das ist ja
» so nicht möglich.
» Habe schon mit LCR-Filtern versucht da was Vernünftiges rauszuholen, aber
» mehr als 8Watt waren da nicht drin. Kann das die Realität sein oder ich
» messe Mist oder wird gelogen?
» Ich komme noch aus der Analogzeit und bin damit etwas überfordert.

Hallo,
wenn
- die Ausgangsspannung rechteckförmig ist und die Polarität ständig wechselt
- kein Ausgangsfilter vorhanden ist
- der Lastwiderstand rein ohmisch ist (kein induktiver
Anteil wie beim Lautsprecher)
dann gibt der Verstärker bereits seine maximale Leistung
an den Lastwiderstand ab.
Die Aussteuerung (das Tastverhältnis) ändert daran nichts.

Ist ein solcher Betrieb für den Verstärker zulässig, oder wird
er vielleicht schon überlastet?
Grüße
Altgeselle

Jüwü(R)

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Würzburg,
12.05.2015,
14:22

@ Altgeselle

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen

» » Habe hier einen Class-D-Verstärker ohne! Ausgangsfilter. Also das dig.
» » Signal hängt direkt am Lautsprecher. Das Teil wird mit 40W vom
» Hersteller
» » angegeben. Wenn ich es an einen Lautsprecherersatz (Widerstand 4 Ohm)
» » anschließe und mit dem Oszi messe, sehe ich nur ein (logischerweise)
» » Frequenzgemisch. Die Schaltung arbeitet mit ca. 300kHz. Ich speise 1kHz
» » Sinus ein und hätte gerne die Energie am Ausgang gemessen aber das ist
» ja
» » so nicht möglich.
» » Habe schon mit LCR-Filtern versucht da was Vernünftiges rauszuholen,
» aber
» » mehr als 8Watt waren da nicht drin. Kann das die Realität sein oder ich
» » messe Mist oder wird gelogen?
» » Ich komme noch aus der Analogzeit und bin damit etwas überfordert.
»
» Hallo,
» wenn
» - die Ausgangsspannung rechteckförmig ist und die Polarität ständig
» wechselt
» - kein Ausgangsfilter vorhanden ist
» - der Lastwiderstand rein ohmisch ist (kein induktiver
» Anteil wie beim Lautsprecher)
» dann gibt der Verstärker bereits seine maximale Leistung
» an den Lastwiderstand ab.
» Die Aussteuerung (das Tastverhältnis) ändert daran nichts.
»
» Ist ein solcher Betrieb für den Verstärker zulässig, oder wird
» er vielleicht schon überlastet?
» Grüße
» Altgeselle

Ich habe bisher bei herkömmlichen Amps halt immer einen Sinus (meist 1kHz) eingespeist und soweit aufgedreht bis am Ausgang gerade noch kein Clip zu sehen ist und so die NF-Ausgangsleistung gemessen.
Bei dieser Art (Class D) mit Filter hat das auch immer recht gut funktioniert.
Ohne Filter hatte ich bisher aber noch nicht.
Es ist mir schon klar dass der Verstärker eigentlich immer mit voller Amplitute/Rechteck schafft aber es interessiert nur die NF-Leistung die ja durch das Tastverhältnis bestimmt wird.
Ich konnte das Teil noch nicht genauer untersuchen, bekannt ist nur, dass das Endstufle aus einem IC besteht und der Lautsprecher (in der KIste integriert) ein 4-ohmer ist.
Ich melde mich nächste Woche nochmal wenn wir das Teil zerlegt haben.

Hartwig(R)

12.05.2015,
15:36

@ Jüwü

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen

Hallo
Class-D hin oder her, wenn ich mir an 4 Ohm (rein ohmsch von mir aus) den Kammerton A mit 440Hz und 40W durch die Ohren blasen möchte, dann brauche ich dazu einen sauberen Sinus, etwa 36Vss. Da muss der Class-D Verstärker sehen, wie er das hinbekommt. Hast Du schon mal mit einem RMS-Voltmeter die Spannung gemessen? Da könnte es natürlich passieren, dass man den Bereich des zulässigen Crest-Faktors verlässt..
Grüsse
Hartwig

Jüwü(R)

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Würzburg,
12.05.2015,
16:03

@ Hartwig

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen

» Hallo
» Class-D hin oder her, wenn ich mir an 4 Ohm (rein ohmsch von mir aus) den
» Kammerton A mit 440Hz und 40W durch die Ohren blasen möchte, dann brauche
» ich dazu einen sauberen Sinus, etwa 36Vss. Da muss der Class-D Verstärker
» sehen, wie er das hinbekommt.

genau so sollte es sein


Hast Du schon mal mit einem RMS-Voltmeter die
» Spannung gemessen? Da könnte es natürlich passieren, dass man den Bereich
» des zulässigen Crest-Faktors verlässt..
» Grüsse
» Hartwig

mit einem RMS-Voltmeter versucht aber das zeigt nur unnützes Zeug an bzw. der Wert geht schnell rauf und runter.

Werde nächste Woche das Ding mal zerlegen um genaueres rauszufinden.

Eberhard(R)

Homepage E-Mail

12.05.2015,
19:09

@ Jüwü

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen

» Habe hier einen Class-D-Verstärker ohne! Ausgangsfilter. Also das dig.
» Signal hängt direkt am Lautsprecher. Das Teil wird mit 40W vom Hersteller
» angegeben. Wenn ich es an einen Lautsprecherersatz (Widerstand 4 Ohm)
» anschließe und mit dem Oszi messe, sehe ich nur ein (logischerweise)
» Frequenzgemisch. Die Schaltung arbeitet mit ca. 300kHz. Ich speise 1kHz
» Sinus ein und hätte gerne die Energie am Ausgang gemessen aber das ist ja
» so nicht möglich.
» Habe schon mit LCR-Filtern versucht da was Vernünftiges rauszuholen, aber
» mehr als 8Watt waren da nicht drin. Kann das die Realität sein oder ich
» messe Mist oder wird gelogen?
» Ich komme noch aus der Analogzeit und bin damit etwas überfordert.

Vermutlich wird der Lautsprecher (bzw. der Lastwiderstand) von einer Vollbrücke versorgt, und zwar per separater PWM für die positiven und die negativen Signalanteile.

Zum Messen der Spannung am Lautprecher bzw. Lastwiderstand nimmt man dann einfach zwei RC-Tiefpassfilter* von den beiden Brückenausgängen nach Masse (Lautsprecher bzw. Lastwiderstand aber natürlich direkt zwischen den beiden Digital-Ausgängen belassen!).

Die Lautsprecherspannung lässt sich nun bei einem NF-Sinus-Testsignal mit einem AC-Voltmeter (muss nicht unbedingt True-RMS sein) differenziell zwischen den beiden Tiefpassfilterausgängen messen. Das ist der ganze Trick.

Besser ist, man schaut die differenzielle Spannung auch noch per Scope an. Es müsste dann ein sauberer und unverzerrter Sinus sein, falls man mit einem Sinus testet. Die Effektivspannung kann man natürlich auch mit dem Scope ablesen.

Die Ausgangsleistung an 4 Ohm beträgt schließlich Ueff²/4Ohm.
Für 40W Ausgangsleistung müssten es demnach 12,65Veff zwischen den beiden Tiefpassfilterausgängen sein (nämlich das verstärkte Testsignal).

* z.B. je 1kOhm und 4,7nF, ergibt <34kHz Grenzfrequenz (deutlich kleiner als die Schaltfrequenz von 300kHz, sicher ausreichend für übliche NF-Messungen).

A.(R)

12.05.2015,
20:49

@ Jüwü

Class-D Verstärker Ausgangsleistung messen

» Habe hier einen Class-D-Verstärker ohne! Ausgangsfilter. Also das dig.
» Signal hängt direkt am Lautsprecher. Das Teil wird mit 40W vom Hersteller
» angegeben. Wenn ich es an einen Lautsprecherersatz (Widerstand 4 Ohm)
» anschließe und mit dem Oszi messe, sehe ich nur ein (logischerweise)
» Frequenzgemisch. Die Schaltung arbeitet mit ca. 300kHz. Ich speise 1kHz
» Sinus ein und hätte gerne die Energie am Ausgang gemessen aber das ist ja
» so nicht möglich.
» Habe schon mit LCR-Filtern versucht da was Vernünftiges rauszuholen, aber
» mehr als 8Watt waren da nicht drin. Kann das die Realität sein oder ich
» messe Mist oder wird gelogen?
» Ich komme noch aus der Analogzeit und bin damit etwas überfordert.

Das Ausgangssignal eines filterlosen Class-D-Amp sieht so aus. Danach kannst du dir auch ausrechnen wie viel Leistung zu erwarten ist.



Quelle: http://www.ee.ucr.edu/~rlake/EE135/Class_D_amp_notes_AL.pdf

Gruß Andi