Pwm vs Kl. a/b

Hvad er det ved forstærkere baseret på PWM der gør at de (tilsyneladende) er langt mindre påvirkelige mht fasedrej på højttalere ?

En Electrocompaniet DMB-250, som ellers er en stor og kraftig forstærker fik sved på panden og slog fra på et sæt Dali skyline 2000 efter en ½ times høj musik
Hvor en hjemmebygget forstærker med Hypex UCD 400 og tilhørende SMPS forsygning bare spillede derud ad uden antydningen af problemer.

UCD 400 er skrevet til max at kunne levere 20 Ampere out, hvad der ikke er særligt voldsomt når man læser hvad de forskellige forstærkere kan levere og det burde man mene at Electrocompaniet også mindst skulle kunne.

Jeg undrer mig

En PWM forstærker virker på en helt anden måde end en lineær forstærker.

Lineære forstærkere skal anskues på den måde, at selve udgangstrinnet er en variabel modstand, som indskydes i serie med strømforsyningen.
Altså spændingen svinger op og ned i takt med musikken, og hvis forsyningsspændingen er f.eks. +- 40V, så vil udgangstransistorerne agere variabel modstand, så udgangssignalet er det samme som indgangssignalet + gain.
Den værst tænkelige situation for en klasse A/B forstærker er, når den skal afgive 1/3 af sin fulde effekt.

Reglen er så den, at hvor der er modstand i et kredsløb, afsættes der varme.
Så udgangstransistorerne i udgangstrinnet, som agerer variabel modstand, vil blive varme som følge af den afsatte effekt, som også kaldes et tab.

Hvis du så drejer fasen, så vil tabet forøges yderligere, fordi at der ved samme spændingssving udføres mindre arbejde, hvis fasen er drejet.

For at forstå det, så kan man anskue et signal, hvor fasen er drejet 180 grader. Dvs. at når der er spænding er der ingen strøm, og når der er strøm, så er der ingen spænding.
Det betyder, at der intet arbejde udføres, men effekten afsættes alligevel, nu bare i transistorerne som så bliver varme.

En PWM forstærker arbejder ikke lineært, den har kun 2 stadier nemlig tændt og slukket.
Det samme har en bageovn og et strygejern.
Forestil dig nu bageovnen, som skal bage en pizza ved 225 grader.
Bageovnen tændes, og strømmen sluttes i kredsløbet, og ovnen varmer så meget den kan, lige indtil den når 225 grader, så slukker den. Når temperaturen falder til under 225 grader, så tænder den igen og så fremdeles.
Det system genererer stort set ikke noget tab. Det er kun kontaktmodstanden i det relæ, som slår til og fra.

Hvis vi byggede ovnen med lineær teknologi, så skulle vi indsætte en variabel modstand i tilledningen til bageovnen, og her skulle vi regulere modstandens størrelse indtil ovnen nåede 225 grader.
Det betyder, at den effekt der ikke afsættes i ovnen, skal afsættes i modstanden, og derved får du varmetabet.

I den aktuelle situation, hvor du oplever at PWM kører ufortrødent videre, hvor A/B forstærkeren stopper legen, da er det simpelthen tabet i transistorerne der bliver så stort, at varmeudviklingen bliver livstruende.

I PWM forstærkeren, hvor du kun har 2 stadier, afsættes der næsten ingen effekt i switching transistorerne, de agerer jo blot kontakter, som slukkes og tændes ligesom i bageovnen.
Der afsættes derfor meget små effekter i switching transistorerne, næsten uanset hvilken belastning de skal trække.

Der ses effektivitets angivelser på over 90 % for PWM, hvor det teoretisk mulige for en A/B forstærker er 66,66%, men det i praksis opnåelige er langt mindre.

En anden måde at anskue problemet på er, at hvis din A/B forstærker skal afgive f.eks. 10V ind i belastningen, så siger Ohms lov, at U=R*I. Hvis belastningen er 8 Ohm, så vil strømmen være 1,25A.
Forstærkerens opgave er så den, at åbne så meget for transistoren, at der står de 10V på udgangen.
Hvis impedansen er f.eks. den halve, så skal strømmen være den dobbelte, hvilket betyder, at transistoren så skal åbne, således, at den holder spændingen på de 10V, og lader belastningen få den strøm den kræver.

På en PWM amp, da vil spændingen på udgangen kun kunne være forsyningsspændingen eller ingenting.
Det du kan regulere på er den tid, som spændingen er tilstede i, hvilket man kalder dutycycle.
Dutycycle måles i % og kan variere imellem 0% og 100%. 100% dutycycle betyder max energi 0% det modsatte.
Princippet er så, at hvis belastningen bliver hårdere, så øges dutycycle, altså transistoren er åben i længere tid.

Den helt store gevinst ved ovenstående er, at når switchen i en PWM forstærker er helt åben eller helt lukket, så er der teoretisk intet tab i dem. I praksis er der dog et lille tab, men det er så lille, at det gør dem i stand til at lede meget store strømme uden problemer.
Den største årsag til tab i en PWM amp er, at transistoren ikke er uendelig hurtig til at slukke og tænde. I den overgang vil der være et tab, som skal omsættes til varme.

Jeg håber det kan kaste lidt lys over mysteriet.

Hej super forklaring. Jeg har brugt PWM strømforsyninger i forbindelse med andre projekter og har haft svært ved at forklare kunden hvorfor PWM ikke bliver så varm i forhold til en tradionel strømforsyning. Dette indlæg giver virkelig en god forklaring.

For lige at nævne ulemperne ved PWM, så er det selvfølgelig switching støjen, som kræver et filter.
I en effektforstærker ligger Fs typisk omkring ½ MHz, og er i de fleste tilfælde spredt ud over et spektrum, som nemmere lader sig frafiltrere.

Switchin teknologien er helt sikkert kommet for at blive.
Lige nu sker der en rivende udvikling af de switching devices, som er nødvendige. Typisk er det FETs, men der er ved at snige sig lidt andre teknologier ind.

Man kan derved udvikle forstærkere med meget små tab, med meget høje effekter, på meget lidt plads, med uset lav forvrængning og til en ganske lav pris.

Lige nu er der lidt grus i maskineriet i form af, at de mest snedige konstruktionsprincipper er patenterede, hvilket efterlader de fleste producenter med klassiske problemstillinger, såsom downsides ved de filtre der skal sidde i udgangen på forstærkerne.

Nielsen skrev: For lige at nævne ulemperne ved PWM, så er det selvfølgelig switching støjen, som kræver et filter.
I en effektforstærker ligger Fs typisk omkring ½ MHz, og er i de fleste tilfælde spredt ud over et spektrum, som nemmere lader sig frafiltrere.

Switchin teknologien er helt sikkert kommet for at blive.
Lige nu sker der en rivende udvikling af de switching devices, som er nødvendige. Typisk er det FETs, men der er ved at snige sig lidt andre teknologier ind.

Man kan derved udvikle forstærkere med meget små tab, med meget høje effekter, på meget lidt plads, med uset lav forvrængning og til en ganske lav pris.

Lige nu er der lidt grus i maskineriet i form af, at de mest snedige konstruktionsprincipper er patenterede, hvilket efterlader de fleste producenter med klassiske problemstillinger, såsom downsides ved de filtre der skal sidde i udgangen på forstærkerne.

Er det B&O der sidder på tronen ?

Efter sigende skulle Hypex være dem der laver de mest vellydende SMPS´er

B&O sidder på nogle vigtige patenter i forbindelse med modkobling i klasse D forstærkere.
TC electronic har også sine

Resten af producenterne må bare gebærde sig uden om, hvilket forhindrer dem i, at kunne udføre filtreringen af udgangssignalet på den bedste måde

Hypex kender jeg kun for deres UCD moduler, og de er langt fra på niveau.
Deres ncore moduler kunne være mere spændende, men dem kender jeg ikke godt nok til, at udtale mig om.

Spænede læsning. Syntes det har været underligt at fine B&O i en PA-højtaler fra RCF. Men det giver mening nu...

Jeg har haft en proton aa-2080 effektforstærker som var klasse a/b. Og dens små 80 watt, var altså seriøst brutale. I forhold til nogen andre, jeg har hørt i samme størrelse. Så gode klasse a/b forstærkere, kan jeg kun sige ja tak til

Jeg har hørt nogle af B&O´s Icepowermoduler og synes de er for runde/bløde eller hvad man skal kalde det, i bassen.
Men de kan da levere en del effekt

Beodude, ja jeg har selv haft Proton 1150 og en 1200 og den Proton 1200 er der godt nok smæk i.

Hvis man kigger på ICE Power, så er det meget vigtigt, at vide hvad det er man kigger på.
De klart bedste moduler der er lavet, er de første A moduler.
De skal have en ekstern strømforsyning, og er det man kalder "Full Bridge" forstærkere.

Kigger man så specifikt på disse moduler, så er der en del der følger med, som ikke har ret meget med ICE power at gøre.
B&O har nemlig valgt, at levere dem med en indgangsbuffer, som kun de færreste vil falde i svime over.
Her går billige op-amps og elektrolytter i serie med signalet hånd i hånd.
Den slags skal man uden om, men det er ikke helt nemt, hvis man ikke lige ved hvordan det er skruet sammen.

Men selve klasse D ampen er der ikke meget at udsætte på.

Jeg kunne sagtens forestille mig at de har 100% styr på hvordan det skal laves og så, lgesom alle andre, sparer lidt på komponentkvaliteten.

Der var heller ikke antydning af problemer med dem jeg prøvede og at jeg synes de virkede runde/for fyldige i bunden, kan jo sagtens være fordi der var/er mangler længere oppe i frekvensområdet.

Lige umiddelbart, efter hvad jeg kan huske, så var modulerne meget tilgivende..... Tingene blev ikke udpenslet, direkte eller andet, nærmere en varm klang.

Selve byggekvaliteten kan man vist ikke tillade sig at sætte fingre på.

Mon det er bevidst at visse komponenter er nedprioriteret ?

Søren kom i videre med jeres eller blev det så godt som det nu kunne ?

Ribbontweeter skrev: Søren kom i videre med jeres eller blev det så godt som det nu kunne ?

Jeg er ikke sikker på, at jeg er med på hvad du præcist mener.
Tænker du på eLABS projektet?

Nielsen skrev:

Ribbontweeter skrev: Søren kom i videre med jeres eller blev det så godt som det nu kunne ?

Jeg er ikke sikker på, at jeg er med på hvad du præcist mener.
Tænker du på eLABS projektet?

Jeps, lige præcis.

Og selvfølgelig alle 3 dele

Vi har ikke for tiden nye projekter i støbeskeen.
De projekter der allerede er afsluttet ændrer vi ikke på.
Der er efterfølgende lavet nogle ganske få eksperimenter, men alt er sådan set der hvor det skal være efter vores opfattelse.

Naturligvis har vi også drømme, men det er noget vi mest gemmer til om natten :silly:
En Full Bridge klasse D amp, hvor vi bryder alle B&O og TC patenter, og som anvender et diskret indgangstrin, som vi selv laver, er da en dejlig og våd drengedrøm.
Sådan en skiderik gad vi godt stå med i hånden, men hvis den skal konstrueres og "prototypes" igennem et helt udviklingsforløb, så bliver den ikke helt billig, når vi tænker de styktal, som vi hidtil har kunnet præstere ind i ligningen.
Godt nok har vi bygget mange flere af projekterne end vi regnede med, men der skal lidt mere til, for at nå helt igennem med sådan en sag.

For preamp og DAC er det sådan, at jeg simpelthen aldrig har set nogen DAC med en lige så avanceret analog forstærker - og filterkonstruktion samt PSU, som den vi har lavet.
Jeg ved godt det lyder både lidt højrøvet og lidt underligt, men det er sandt, og det er helt ligegyldigt hvilket prisniveau vi taler om.
Så den del af både preamp og DAC ændrer vi simpelthen aldrig på.

Normalt når man arbejder med umodkoblede kredsløb, så er der et par upsides og et par downsides, som følger med teknologien.
Normalt får man på kredit siden god strømkapacitet, upåvirkelighed af efterfølgende trin, umiddelbarhed i lydgengivelsen og i gode konstruktioner en meget homogen lyd.
På debet siden følger der normalt en del hørbar støj og forvrængning med, typisk THD+N omkring - 60 - 70 dB bob bob.
Hvad der lige præcist har gjort det, ved jeg ikke, men vi har på en måde sneget os uden om støjen og forvrængningen.
Fakta er i hvert tilfælde, at der ingen hørbar støj er i de kredsløb, og at de måler ganske fornuftigt.

Det er sådan set det vi kunne ønske af vore egne kredsløb, de digitale chips er i vores DAC allerede langt forbi hvad nogen har brug for. At nogen stolt fremviser 32 bit 384 KHz som intern opløsning har ingen effekt på slutresultatet alligevel.

Så for at svare på dit spørgsmål, så er det både ja og nej.
Vi mener ikke vi kan forbedre vore konstruktioner for så vidt angår vores forforstærker og vores DAC.
For powerampen er der måske muligheder, teknisk set burde vi kunne eliminere PSU Pumping, hvis nogen skulle have problemer med det.
For det overordnede, så skal man vel aldrig være så selvfed, at man ikke tror, at man kan blive bedre.