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Wärmeentwicklung des Amp erklären?

Diskussionen über klassische Zwei-Kanal-Geräte wie Verstärker, CD-Player, Plattenspieler

Beitragvon G. Nubert » So 16. Mai 2004, 18:06

Hallo,
die am häufigsten eingesetzten Endstufen sind in "Class A/B Schaltungstechnik", (also Gegentakt-B-Betrieb mit Ruhestrom). Damit ist die Wärme-Entwicklung bei etwa der halben "maximalen-Ausgangsleistung" (mit einem konstanten Sinus-Signal) am höchsten.
Rein theoretisch wären bei reinen Class-B-Endstufen 78.5% Wirkungsgrad bei Vollaussteuerung möglich, die in der Praxis aber nicht erreicht werden können.

Hierzu ein Diagramm aus "Tietze-Schenk Halbleitertechnik":
Bild


Eine recht anschauliche, 7-seitige Übersicht mit (relativ einfachen) Formel für den Wirkungsgrad von Class A und B:
http://techniker.pi-pro.de/fs/nae/word/ ... aerker.doc

Typische AB-Endstufen haben etwa 60 bis 65% Wirkungsgrad bei Vollaussteuerung, weit unter 50% bei halber Ausgangsleistung und (je nach Höhe des Ruhestroms) kaum 10% bei kleineren Leistungen.

Bei manchen Verstärkern geht der "Class-A-Betrieb" erst bei einigen Watt Ausgangsleistung in "B" über. - Die können auch ohne Aussteuerung "ganz schön heizen" (z. B. 50 oder 80 Watt in Wärme umsetzen).

Wenn man "für 2x20 Watt" einen 2x 100Watt-A/B-Verstärker einsetzt, erzeugt er wesentlich mehr Abwärme, als ein - ansonsten gleich aufgebauter - 2x 25 Watt-Verstärker.
Genau auf diesem Prinzip beruht ein "Schaltungskniff", den wir in (bisher) allen unserer Subwoofer-Powerblöcken einsetzen, um den Wirkungsgrad entscheidend zu verbessern.
In dieser so genannten "Class G-Technik" wird die Endstufe mit niedrigeren Versorgungs-Spannungen gespeist, so lange das für die gewünschte Ausgangsleistung ausreicht. Bei größeren Leistungen erfolgt die Speisung aus Netzteilen mit höherer Spannung. Das ist recht aufwändig und erfordert zwei zusätzliche Anzapfungen am Trafo, zwei Leistungsgleichrichter, doppelt so viele Endtransistoren und zwei Paar Lade-Elkos im Netzteil. Aber dafür verringern sich im laufenden Musikbetrieb damit die Wärmeverluste ohne mess- oder hörbare Nachteile auf weniger als ein Drittel (je nach Aussteuerung).
Musiksignale haben auch bei Verstärkern, die an der Leistungsgrenze betrieben werden, eine "Energie-Anteil" von deutlich weniger als der halben maximalen Verstärkerleistung. Deshalb "hilft" Class G auch bei sehr großen Dauer-Lautstärken.

Es gibt aber auch andere Verfahren, die Wärme-Entwicklung zu reduzieren.
Für Subwoofer kann man praktisch ohne klangliche Nachteile "Class-D" (Digital-Verstärker mit Pulsbreiten-Modulation)einsetzen, die inzwischen sehr günstig produziert werden können und bis zu über 90% Wirkungsgrad haben können. Vor allem wegen der Störstrahlung sind die uns aber noch etwas unsympathisch. - Im Hochtonbereich finde ich sie klanglich nicht so gut wie die besseren unter den analogen Verstärkern.

Für Surround-Receiver kann man analoge Endstufen mit "Power-Tracking" Stromversorgung einsetzen, die ebenfalls einen sehr guten Wirkungsgrad haben. Theoretisch können die merklich besser klingen als Class D. Einige Receiver, in denen diese Technik eingesetzt wird, überzeugen aber klanglich noch nicht so recht.

Nicht so "ökonomisch" gehen die Class A- Endstufen mit dem Strom um. Sie haben bei Vollaussteuerung theoretisch 25% Wirkungsgrad, der bei kleineren Leistungen stetig abnimmt. Bei Zimmerlautstärke produzieren sie meistens über 99% "Abwärme".

Gruß, G. Nubert
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G. Nubert


Beitragvon P » So 16. Mai 2004, 18:17

vielen dank für euren regen wortmeldungen!

zu wissenschaftlich sollten wir bei solch einem Thema wohl eher nicht werden, denn es stellt sich die Frage: Welchen Hintergrund haben deine Fragestellungen?

ich bin halt immernoch am überlegen, welche boxen ich nehmen soll.
die nuwaves sind ja allgemein im wirkungsgrad etwas niedriger. wie sich das mit den impedanzverläufen zwischen den nubox und nuwave verhält, weiß ich nicht.

im moment wundere (und ärgere) ich mich nämlich schon über die recht hohe wärmeabgabe meines harman. (habe so kleine ramschböxchen einer microanlage dran).
wenn mir kalt ist, kann ich schon bald eher die anlage anschmeißen, als die heizung aufzudrehen - naja nicht ganz :?
da wollte ich ma schauen, ob das eher an den boxen liegen kann, oder daran, dass ich meist eher leise höre, oder eher am verstärker selbst?
mit welcher box wäre denn bei gleichem durch sie abgegebenen schalldruckpegel die geringste wärmeabgabe zu erwarten? - nubox 580
- nubox 380
-nuwave 35
-nuwave 85

nach euren bisherigen erklärungen würde ich vermuten die 380er - weil recht hoher wirkungsgrad und weniger tiefgang als bei 580er?

gruß
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Beitragvon g.vogt » So 16. Mai 2004, 19:19

Hallo P,

die Harmänner fallen desöfteren durch eine recht hohe Wärmeentwicklung schon im "Leerlauf" auf (und Stiftung Warentest bemängelt konsequenterweise den sehr hohen Stromverbrauch bei kleiner Leistungsabgabe). Scheint an der Konstruktion und Einstellung des Ruhestroms der Endstufen zu liegen, auch mein alter Stereoreceiver ist so ein "Heizer". Aber er klingt anständig und darauf kommt es ja an.

Bei den von dir genannten Boxen nuBox380, nuBox580 und nuWave85 ist die nuBox580 die mit dem höchsten Wirkungsgrad. Und solange du nicht die Tiefbässe auf einen aktiven Subwoofer umleitest werden sie trotzdem auch an der nuBox380 verheizt, sie macht damit nur nicht mehr so viel Schalldruck. Im Gegenteil, da die nuBox580 tiefe Töne druckvoller wiedergibt, könnte sie bei gleicher Leistung lauter wirken bzw. bei gleich empfundener Lautstärke weniger elektrische Leistung benötigen.

Und dann wäre ja noch die Frage, welchen Wirkungsgrad die "Ramschböxchen" haben. Ich erwarte jedenfalls nicht, dass der Harman an Nubert-Boxen "verglüht" ;-)

Mit internetten Grüßen
Gerald Vogt
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g.vogt

Beitragvon P » Di 18. Mai 2004, 12:06

ja danke danke,

ich denke, dann wird wohl vorne die 580er hinkommen.

gibts denn schlaue lösungen, um die hitze passiv abzuleiten, ohne die umgebungsluft (kaum) zu erwärmen?

danke p
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Beitragvon ono » Di 18. Mai 2004, 14:23

???????? 8O

Na gut, ich versuchs doch mal!
nuBox 580 + Abl bestellen, anschließen, vom Sperrmüll 'nen alten Staubsaugerschlauch organisieren, ein Ende in die BR-Öffnung der Box stecken und fixieren, das andere Ende an den Lüftungsschlitzen des Verstärkers befestigen und den Lautstärkeregler (am besten bei Heavy Metal) bis zum Anschlag aufdrehen! :lol:

Kühlung ist das mitunter energetisch aufwendigste Problem unserer Zivilisation!
Zuletzt geändert von ono am Di 18. Mai 2004, 14:32, insgesamt 1-mal geändert.
Gruß, ono
ono

Beitragvon Koala » Di 18. Mai 2004, 14:31

Naja, man könnte die Abwärme durch geeignete Konstruktionen dorthin leiten, wo sie nicht "stört", aber der Aufwand dürfte aberwitzig sein... :wink:

greetings, Keita
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Koala

Beitragvon P » Di 18. Mai 2004, 16:14

dachte ich mir schon fast, aber hätte ja sein können

die idee mit dem staubsauger ist allerdings ne überlegung wert :D
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Beitragvon Amperlite » Di 18. Mai 2004, 17:04

P hat geschrieben:im moment wundere (und ärgere) ich mich nämlich schon über die recht hohe wärmeabgabe meines harman. (habe so kleine ramschböxchen einer microanlage dran).

Möglicherweise ist auch dieser einer der Kandidaten, die erst im erhöhten Lastbereich auf Class AB umschalten und deine Microböxchen die Leistung garnicht fordern. :? ?
Raumakustik ist ein Schwein!
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Amperlite

Beitragvon g.vogt » Di 18. Mai 2004, 17:39

Hallo P,

so ganz verstehe ich nicht, wo dein Problem liegt. Bekümmern dich die schätzungsweise 100/200 Watt Heizleistung, die im Sommer "für 0,5°C mehr Raumtemperatur" sorgen? Dann kauf' dir 'n Receiver mit Digital-Endstufen, aber der klingt dann vielleicht nicht ganz so gut :?
Oder hör' nur noch mit Kopfhörern... ;-)

Natürlich könntest du auch einen Abluftschlauch installieren mit Abzugshaube überm Receiver und Lüfter im Wanddurchbruch, dazu noch einen Staubfilter im Lufteinlass des Receivers, damit der nicht nach 'n paar Monaten drinnen wie ein alter Staubsaugerbeutel aussieht. Aber das sieht dann aus wie im Labor. Oder du installierst gleich die ganze Anlage hinter Glas und entlüftest diese Vitrine nach draußen...

Will sagen: was genau ist dein Problem und wie können wir dir helfen?

Mit internetten Grüßen
Gerald Vogt
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g.vogt

Beitragvon Amperlite » Di 18. Mai 2004, 19:35

Hehe, nicht, dass ich mich das nicht auch schon gefragt hätte.
Übertakten kann man einen Amp ja schlecht, also was soll das ganze?
Finger verbrannt beim Lautstärke stellen ? :D
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