C3g-Röhrenverstärker

Hallo Alexander,
das Netzteil kann sehr leicht mittels Ohmschem Gesetz U = R x I dimensioniert werden. Soweit ich das verstanden habe, liefert die Simulation nur den Spannungsverlauf nach dem Einschalten. Zu den dort sich ergebenden Werten:

Wenn eine Last von 3,63k mit 280V gespeist wird, fließen 0,08A durch sie. Der Spannungsabfall von 80V (= 360V-280V ) ergibt sich durch die beiden Siebwiderstände von insgesamt 1k. Die Werte der Simulation sind also konsistent.
Frage: wie kommst Du auf eine Last von 3,63k ? Laut Schaltplan von H. Siemens fließt bei U(Anode) = 195V ein Ruhestrom von 16mA = 0,016A durch jede C3g.
Am Anoden-R fällt die Spannung 6,8k x 0,016A = 109 V ab. Damit die Anodenspannung also den gewünschten Wert von 195 V annimmt, muß die Betriebsspannung der Schaltung bei 304 V liegen.

Angenommen, direkt hinter dem Gleichrichter liegt eine Spannung von 360 V, so hast Du für die Siebkette einen Spannungsüberhang von 56V zur Verfügung. Der gesamte, erforderliche Siebwiderstand ergibt sich wieder nach Ohmschem Gesetz zu
R = 56V x 0,032A = 1,8 kOhm.

Die Aufteilung dieses Siebwiderstandes in mehrere kleinere mit dazwischen liegenden Sieb-C´s hat H. Siemens bereits in der Bauanleitung gezeigt. Ich würde nur den ersten Lade-C direkt nach dem Gleichrichter deutlich kleiner wählen, da dessen Wert ohne vorangehenden Sieb-R nicht so wirksam ist, wie eine Vergrößerung des letzten Siebelkos.

Welchen Schaltplan meinst Du mit dem "echten" ? Bei dem von H.Siemens habe ich keinen R8 gefunden.

Viele Grüße
Eberhard

Hallo Alexander,

der 100K-Ohm Widerstand dient wohl dazu nach Ausschalten des Gerätes dafür zu sorgen, dass die ganze Batterie von Elkos entladen wird, damit man nicht auch noch nach Stunden dort eine "Gewischt" bekommen kann - bei den 100K dauert es jedoch auch schon einige Zeit bis man die Elkos, bei gleichzeitiger Masseberührung, anfassen kann.

Und der letzte kleine Elko C6 ist in Wirklichkeit nicht ganz so klein, denn zu ihm liegen noch zwei weitere kleine Elkos parallel, sodass sich eine Gesamtkapazität von 141µF aufsummiert. Diese Kapazität dient dann in Verbindung mit R6/1 als zweites Siebglied, um noch restlich vorhandene Brummanteile wegzufiltern.

Normal ist bei Röhrenradiogeräten eine Brummspannung von 10Vss bis 20Vss am Ladeelko zu erwarten. Grob gesehen kann man diese Sägezahnspannung als Sinus einordnen, dann würde das einem Effektivwert von 3,5Veff bis 7Veff entsprechen.

Dieser Wert wird bei deinen 32mA und 470µF Ladeelko bei weitem unterschritten bleiben. Nach deiner Formel sollten da etwa 136mV zu messen sein, entsprechend 380mVss.

Wenn dein Trafo 275V liefert, sollten am Ladeelko (275V *1,414)-2UD bei Brückenschaltung zu messen sein. Also etwa 387V das ist locker mehr als deine beabsichtigten 300V; bei Last (32mA) wird die Spannung vielleicht um 10% einbrechen, so würden aber immer noch ca. 348V übrig bleiben. Nach den Siebwiderständen 2x500 Ohm ständen dann aufgrund des Spannungsabfalles von 1k*32mA= 36V noch etwa 316V zur Verfügung.

Nachsatz: Nach einer Zeitkostante t=R*C würde an den Elkos noch eine Restspannung von 37% des Anfangwertes anliegen. Das wären bezogen auf 300V immer noch 111V, das kitzelt noch recht ordentlich. Und da die Zeitkonstante hier 1081µF*100k=108,1s beträgt sollte man ungefähr zwei Zeitkonstanten, also grob 3 1/2 Minuten warten, bis man die Elkos, dann bei einer Spannung von etwa 40V, weitgehend bedenkenlos berühren kann.

Gruss, Peter.

Hallo Alexander,
zu den noch offenen Fragen:
1.: Berechnung des Lastwiderstands war so nicht richtig. Die Impedanz des Kopfhörers geht nicht ein, da über einen C von der Betriebsspannung abgetrennt. Aber ich denke, wenn Du noch einmal schaust, wie ich auf die benötigte Betriebsspannung gekommen bin, wird es klar.

2.: Üblicherweise liegen in kleinen Röhrenverstärkern hinter dem Gleichrichter um die 50µF. Den Wert von C6 = 47µF würde ich an dieser Stelle einbauen. Die eigentliche Siebung wird durch die Siebwiderstände/-elkos bewirkt. Mir ist noch in Erinnerung, daß es eine Formel für den Siebfaktor gibt (S = R x C ?). Werde das noch nachschlagen.

3.: Richtig ist: vor dem Spannungsregler muß ein Ladeelko liegen, aber ein Wert von 10.000µF wäre stark überdimensioniert. In den Datenblättern der U-Regler werden ja Daten für die Brummunterdrückung angegeben (habe so ca. 60dB in Erinnerung). Ein Wert für den Ladeelko (vor dem Regler) von 2200µF und z.B. 470 - 1000µF dahinter ist sicher ausreichend.

Gruß Eberhard

Edit: Nachtrag: nach Peters Überschlagsrechnung wird der gesamte Siebwiderstand etwas kleiner als in meiner Beispielrechnung. Aber gehe erst einmal von zwei Widerständen zu je 1k aus und miß die resultierenden Betriebs-/Anodenspannungen. Dann kannst Du einen der beiden ändern, bis es genau passt.

Hallo Alexander,

du hast mich zwar nicht gefragt, aber ich sitze hier gerade kraftlos vor dem Computer und meine, der Einsatz eines Reglers für die Heizspannung dürfte an der zu geringen verfügbaren Spannungsdifferenz scheitern.

Denn 6,3V*1,414=8,9V; am Brückengleichrichter bleiben 1,4V auf der Strecke; Rest = 7,5V - das bedeutet für den Spannungsregler wären auf 6,3V bezogen noch 1,2V zum Regeln übrig - damit könnte ein Low-Drop Spannungsregler vielleicht zur Not auskommen. In der Realität steht dort aber noch weniger Spannung zur Verfügung, weil die 8,9V am Eingang noch mit einer Sägezahnspannung überlagert sind deren Tiefstwert, selbst bei großem Ladeelko bis unter 7V absinken kann - dann bleibt so gut wie nichts mehr für den Spannungsregler übrig. Das Gesagte (Geschriebene) bezieht sich auf den nicht unerheblichen Heizstrom von 0,74A, welchen die beiden Röhren laut Datenblatt konsumieren.

Noch eine Anmerkung zu dem Faktor 1,414 das ist die Wurzel aus 2, welche den Zusammenhang zwischen Effektivwert und Spitzenwert bei sinusfömigen Spannungen angibt. Also der Effektivwert von 6,3V*1,414 ergibt einen Spitzenwert von 8,9V - siehe oben.

Gruss, Peter.

Hallo Peter,
ich war von einer etwas höheren Spannung als 6,3V ausgegangen, da ich dies sehr oft gemessen habe - und die Wicklung hier auch deutlich unter ihrer Nennbelastbarkeit ausgenutzt wird.
Aber Du hast schon recht: wenn der Spannungsüberhang nicht langt, erlebt man mit U-Reglern die tollsten Dinge; das ist es nicht wert...

Gruß Eberhard

Hallo Eberhard,

es ist zusätzlich noch zu beachten, dass bei den doch sehr hohen Ladestromstößen die 6,3V aufgrund des Trafoinnenwiderstandes einsinken und dann auch die Flußspannung an den Dioden kurzzeitig auf mehr als 1V, also bei Bücke auf gut 2V ansteigen kann.

Und ich denke, dass der Herr Siemens nicht umsonst solche dicken 10000µF Elkos verwendet hat und auch bei ihm liegen, so wie ich das sehe bestenfalls 5,8V an den Heizfäden. Gut aber das liesse sich durch Anpassen der 2,2 Ohm gegebenenfalls ändern.

Grüsse, Peter.

Hallo Alexander,

ja, von den 8,9V müssen noch 1,4V für den Gleichrichter abgezogen werden, das sind 2*Uf - Flußspannung einer Diode (0,7V), weil beim Brückengleichrichter immer 2 Dioden im Stromkreis liegen; daher Rest = 7,5V usw... siehe post006

Gruss, Peter.

zu post011: macht nichts, war vielleicht etwas zu sehr im Text versteckt.

Hallo Alexander, hallo Eberhard

ich habe noch ein paar Simulationen erstellt, um das Geschriebene etwas zu illustrieren.



In der Variante hatte der Ladekondensator einen Wert von 1000µF. Ich habe hier bewusst erst mal einen 1000µF eingesetzt weil du in post005 von diesen Werten sprachst. Und man sieht jetzt, dass bei 1000µF die Spannung am Lade-Elko bis auf ca: 3,3V einbricht und es ist auch erkennbar, dass an den Dioden während des max. Stromflusses (2,48A) mehr als 2V abfallen. Jetzt ist dabei noch nicht berücksichtigt, dass auch die Spannung am Trafo während der Stromflusszeit absinkt; in der Simulation beträgt der Spitzenwert konstant 8,9Volt.

Der eingesetzte Lastwiderstand (8,5 Ohm) entspricht dem Widerstand der beiden parallelgeschalteten Heizfäden.

Gruss, Peter.

Hallo,
Ihr habt ja recht, aber die Sache hat mir keine Ruhe gelassen...

Herausbekommen habe ich noch folgendes: ein LT1085 arbeitet bis herab zu 1V Spannungsüberhang.

Alternativ könnte klassisch ein Längstransistor (z.B. der gute alte 2N3055) mit ein paar Bauteilen beschaltet eingesetzt werden. Dies wäre allerdings erst einmal zu berechnen. Unsicher bin ich noch, ob die Voraussetzungen für den Einsatz eines Gyrators passen würden...
Werde gelegentlich noch einmal darüber brüten.

Gruß Eberhard
(der so riesige Kapazitäten etwas scheut)

Hallo Peter,

nach Deiner Simulation kann man jegliche Überlegung bzl. Heizspannungsregelung getrost beiseite legen - sehr aufschlußreich, danke für die Mühe !

Gruß Eberhard

Hallo Alexander,

der Trafo ist unterwegs, hoffentlich paßt er für dein Vorhaben.

Gruß, Dieter

Hallo Eberhard

jetzt das Ganze noch einmal mit dem 10mF Lade-Elko - die abgebildeten Spannungen sind wieder: Die Eingangswechselspannung U~ und die Spannung am Lade-Elko bzw. Lastwiderstand.




Jetzt ist die Säge deutlich kleiner etwa 0,5V trotzdem liegt Umin nur bei 6,1V weil jetzt an den Dioden im Moment des max. Stromflusses (5,05A) fast 2,5V auf der Strecke bleiben. Der arithmetische Mittelwert der Spannung am Ladeelko liegt schätzungsweise bei 6,5Volt, als Heizspannung wäre diese geringfügig zu hoch.

Man sieht auch sehr schön, dass der Stromflusswinkel jetzt kleiner ist als bei 1000µF, dafür ist aber der Ladestrom erheblich höher, weil jetzt in kürzerer Zeit die notwendige Energie "nachgeschoben" werden muß. Ich hätte zur besseren Veranschaulichung noch den Diodenstrom darstellen sollen.

Bei der hier dargestellten Gleichrichtung mit kleinen Spannungen sieht man aber eindrucksvoll den Spannungsverlust an den Dioden und versteht dann auch, dass man hier bis vor kurzem bei kleinen Spannungen noch Germanium Gleichrichter verwendet hat, bis sie von Schottky Dioden abgelöst wurden, welche auch wesentlich schneller sind.

Übrigens wollte ich selbst auch zum Lötkolben greifen, weil man es nicht wahrhaben will, dass so viel an Spannung verloren geht und dann erinnerte ich mich an die vor einiger zeit erlebte Niederlage als ich versuchen wollte durch Spannungverdopplung der 6,3V Heizspannung eine PCL86 ans Leuchten zu bringen - was in der Theorie so schön aussah, erwies sich in der Praxis als nicht so glänzende Idee.

Gruss, Peter.

Hallo Achim,

danke für deinen ergänzenden Anmerkungen, wir hatten wohl parallel ähnliche Gedankengänge.

Hallo Peter,
ich habe noch in Erinnerung, daß die Verkürzung der Nachladezeit bei sehr großen Kapazitäten ein Problem werden kann. Dies war der Ausgangspunkt meiner Präferenz für eine Regelung. Könnte es mit den 10mF-C´s so weit kommen, daß der Trafo im 100Hz-Rhythmus in die Sättigung gerät ?

Wenn ich es richtig einschätze, sollte eine Kette aus (z.B.) 1000µF -- Sieb-R -- 10mF --> Last bezgl. Nachlade-Stromspitzen und korrekter Heizspannung günstiger ausfallen. Zusätzlich dann noch 0,1µF-Folien-C´s parallel zu jeder Diode, um die Schaltpulse wegzunehmen.

Gruß Eberhard

Hallo Peter,

wenn es um einen geringen Spannungsfall an Dioden geht, sind doch Schottky(leistungs)dioden eine gute Wahl.
Nicht nur, dass sie für hohe Frequenzen geeignet sind, ihre Diodenspannung ist mit 0,4V sehr niedrig.