Chipverstärker

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Für die neuen Computerboxen wurde ein kleiner und doch brauchbarer Verstärker gesucht. Dabei stiess ich auf den integrierten Verstärker LM3886, der sogar in einigen High-End-Verstärkern enthalten ist, 68Watt Leistung bereitstellen kann und ganze 10 Euro kostet. Eigentlich hätte der LM3875 ausgereicht, nur scheinbar ist dieser eher für 8-Ohm-Lasten entwickelt worden, während der LM3886 auch mit 4-Ohm-Lasten stabil läuft.

Das eingesetzte Netzteil kann nicht annähernd 2x68Watt bereitstellen, da in das kleine Gehäuse nur ein 65-Watt-Ringkerntrafo hineinpasste. Für den geplanten Einsatz sollte die bereitgestellte Leistung aber absolut ausreichend sein.

Innenleben

Und hier noch ein Blick ins Innere:

Hardware

Leistung

Das limitierende Bauteil in meinem Verstärker ist der Netztrafo, der nur 2x18V liefert. Damit war von Anfang an klar, dass der Verstärker nicht die volle Leistung von 2x68Watt liefern wird. Doch wieviel bleibt jetzt übrig?

Um die Leistung zu messen, wurde ein Ausgang des Verstärkers mit einem 5.6 Ohm-Lastwiderstand belastet. Hierfür wurde eine Reihen-Parallel-Schaltung aus insgesamt 4 10-Watt-Typen benutzt, die kurzzeitig auch höher belastbar sind, ohne gleich zu verglühen.

Mit dem Computer wurden dann Sinus- und Dreiecksschwingungen generiert und auf den Eingang gegeben. Rechteckschwinungen habe ich nicht benutzt, da hier schon die Soundkarte im Computer starke Überschwinger produzierte (Rechtecksignale enthalten theoretisch unendlich hohe Schwingungen, die Bandbreite der Soundkarte ist aber natürlich nicht so hoch, was dann zu diesen Überschwingern führt).

Hier wäre eine Sinus- und eine Dreiecksschwingung, die der Verstärker noch problemlos ausgibt. Die Spitze legt bei ca. 19.5V. Das macht eine Effektivspannung von ca. 13.8 Volt.

Bei 5.6 Ohm Last heisst dass, das 13.8V/5.6 Ohm = 2.46 Ampere Strom fliessen. Das wiederum bedeutet ca. 34 Watt Ausgangsleistung auf einem Kanal.

 

Clipping

Clipping

Was passiert nun, wenn man den Verstärker noch stärker belastet? Die Signalspitzen werden abgeschnitten, was auch als Clipping bezeichnet wird. Ab diesem Punkt wird es nun für die angeschlossenen Boxen problematisch, denn die harten Ecken an den Stellen, wo das Signal abgeschnitten wird, enthalten sehr viele hohe Frequenzen. Und diese belasten wiederum den Hochtöner, der damit deutlich mehr zu tun bekommt als normal. Im schlimmsten Fall kann das den Tod des Hochtöners nach sich ziehen.

Belastung beider Kanäle

Belastung Mono/Stereo

Wird nun nicht nur ein Kanal belastet, sondern beide Kanäle, sinkt die maximal verfügbare Leistung pro Kanal natürlich, da das Netzteil die gleiche Leistung bereitstellt, diese nun aber auf 2 Kanäle verteilt werden muss.

Die Spitzenspannung pro Kanal verringert sind in diesem Fall auf ca. 15V. Daraus ergibt sich eine Leistung von etwa 20 Watt pro Kanal, insgesamt also 2x20 Watt.

Kleinerer Lastwiderstand

Belastung mit 3.7Ohm

Um noch etwas mehr Leistung aus dem Verstärker herauszukitzeln, kann man den Lastwiderstand noch verringern. Da der Chip auch 4 Ohm-Lasten stabil treiben kann, probieren wir es doch mal mit 3.7Ohm (3x11.2Ohm parallel).

Jetzt kommt man auf 17.8V Spitze bei Mono- und 13.5V bei Stereo-Belastung. Das macht 1x43W respektive 2x25W.

Leistungssteigerungen

Mehr als die angegebenen Leistungen sind mit meiner Konstruktion nicht drin. Der LM3886 kann aber noch erheblich mehr. Dazu müsste er mit einer stärkeren Trafo nutzen, der auch eine höhere Spannung liefert - 25V sollten es schon sein, um denLM 3886 voll auszufahren. Je nachdem, ob man dann ein Netzteil pro Kanal oder ein Netzteil pro Stereopaar benutzt, sollte man dann Netzteile der Grössenordnung 120W bzw. 250W benutzen.

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