Amp-Bau: Hardware Design - Thema anzeigen

Hochleistungs-Amps bestehen nichtnur aus einer wertigen Schaltung die ihre Aufgabe meistert sondern aus einem ausgeklügelten Hardware-Design. Daher mal meine Frage an alle fortgeschrittenen Gerätebauer:
Mit welchen Hilfsmitteln designt ihr die mechanische Fertigung und Anordnung aller Teile innerhalb der Geräte?
Es handelt sich ja um Geräte mit einem komplizierten thermischen eigenleben. Sie haben üblicherweise pro Kanal einen Kühlschacht.
Nun treten gewisse Anforderungen an die mechanische Konstruktion auf, hier ein par kleine Beispiele:
Die Endstufen eines Kanals bestehen aus 2 selektierten Gruppen. Diese müssen idealerweise ringförmig um den Kühlschacht auf einer Linie montiert sein damit es keine Temperaturunterschiede der vorderen zu den hinteren gibt.
Man wünscht sich die Back-to-Front-Kühlung. Dabei werden die beiden austretenden Luftströme so gelenkt daß sie auf ihrem Rückweg auchnoch die Trafos der SNT und die Ringinduktivitäten kühlen, ebenso dürfen Treibergruppen und Kleinleistungsteile nicht ganz ohne kühlende Luft stehen.
Der Elkopark muß großzügig angelegt sein, hier ist Platz kostbar. Er darf aber die Rückluft nicht in alle Richtungen verstreuen, da muß ein regelrechter Belüftungsplan erstellt werden an dem sich der gesammte Aufbau des Gerätes orientiert.
Auf den Kühlschächten befinden sich Stromschienen für die Versorgung und die Ausgangsanschlüsse.
Es soll zudem noch bilderbuchmäßig aufgeräumt aussehen unter Einhaltung hoher Ansprüche an Isolation und elektrische Abschirmung (LAB-Design). Netzseite soll separat stehen.
Das Layoutprogramm soll die Fähigkeit haben hochkant stehende Teilbaugruppen maßgenau einzurouten.
2 Platinen übereinander, wobei die obere ausgestanzt wird um Platz für die großen Ferriteübertrager zu ermöglichen muß geroutet werden.
Ebenso müssen hinten aussparungen sein damit sich die Speakons und Powercons einbauen lassen

u.s.w

Mein Aufwand an Hand- und Kopfarbeit ist maßlos. Was gibts da für Hilfsmittel?

Hi,

Meine Meinung dazu ist, daß es in der Zukunft neue Technologien gibt die dem alten Verfahren gar nicht ähnlich werden. Heutzutage siehe z.B. Digam mit PWM Technologie, erlaubt hohe Lasten bei 1HE mit geringer Wärmeabgabe, so daß sogar ein Minigebläse ausreichend ist, egal wie die Anordnung der Bauteile (mechanisch) gelöst wurde. Vieleicht ist die nächste Serie sogar ohne Lüfter und mit verbesserten Klangeigenschaften, mehr Dynamik, mehr Saft u.s.w.

Es gibt auch noch die Kolegen aus Korea oder China, welche mit Ihren lockenden Angeboten die alten Tehnologien gut kopieren, so daß es sich gar nicht lohnt nach einer perfekten z.B. mechanischen Lösung zu suchen.
Man muß deswegen auch neuere Hifsmittel anwenden, nähmlich: Kopieren, Kucken oder gucken, und die Lösung kommt von alleine...

fff = form follows function

Tonkiste hat geschrieben:Hi,

Meine Meinung dazu ist, daß es in der Zukunft neue Technologien gibt die dem alten Verfahren gar nicht ähnlich werden. Heutzutage siehe z.B. Digam mit PWM Technologie, erlaubt hohe Lasten bei 1HE mit geringer Wärmeabgabe, so daß sogar ein Minigebläse ausreichend ist, egal wie die Anordnung der Bauteile (mechanisch) gelöst wurde.

du verstehst unter "neuen Technologien" Schaltnetzteiltechnik und PWM-Endstufen. Um solche handelt es sich bereits
Allerdings sind die Leistungsgrößenordnungen ebenso "zeitgemäß", daher wirds wiederum ziemlich warm. Am Anfang eines professionellen Amps steht seine schaltungstechnische Entwicklung, der aufbau orientiert sich dann nach der Schaltungsführung. Das ist bereits geschehen. Danach folgt der Teil2, man testet es. Auch das ist geschehen. Hier gehts um Teil3. Alles muß neu angeordnet werden nach den Gesichtspunkten der absolut optimalen Kühlung, Übersichtlichkeit, elektrischen Isolation und vorschriftsmäßiger Sicherheit, ebenso muß das Innendesign "schön" sein und optimiert auf die Serienfertigung um die es letztendlich geht.
Der Entwicklungsaufwand dieser "Umgruppierung" eines fertigen Konzepts ist enorm. Und genau dafür suche ich nach geeigneten Hilfsmitteln um sie zu verkürzen. Letztendlich sollen die Geräte um die es geht nicht allzu teuer werden, somit ein ganz wichtiges Anliegen.

Manuela

Hi,

ich würde dann sagen, bezogen auf die Anordnung der Bauteile z.B. in einer Digam, siehe Vergleich kopie Model von der BST, sind ich glaube links und in der mitte die Stufen, und rechts das Netzteil, spricht, es ist nach dieser Lösung lange gesucht worden und die ganzen Tests wurden bestimmt durchprobiert um die perfekte oder beste Lösung in die Serie zu schicken. In diesem Sinne hast du schon ein Beispiel um deine Umgrupierung zu verkürzen und Geld zu sparen. Ich weiß nicht genau wie dein Amp aussehen soll und wie weit die Entwicklung steckt.

Viele Hilfsmittel ohne Zeitaufwand und Geld gibt es nicht, man könnte vieleicht versuchen die Bauteile modulmäsig zu Trennen, so daß man dann die Module im Gehäuse drehen und verschieben kann, um nach einer optimalen Luftzirkulation, Design usw. zu suchen, aber irgendwo sind auch die Gränzen gesetzt und wie du schon gesagt hast, müssen die Buchsen auch irgendwo hin. Deswegen glaube ich das man von den Möglichkeiten die heutzutage existieren auch nicht weit wegkommt. Ich würde mal schauen was die Anderen schon ausprobiert haben um dieses in meine Enwicklung mit eizubauen. Das wär schon so ein Hilfsmittel.
Wenn´s günstig sein soll, dann würde ich eher auf Design verzichten, und mich auf Funktionalität und Stabilität konzentrieren. Wichtiger ist das was an Ende rauskommt und der Preis.
MfG Alen

(ich habe so ein Problemchen mit meiner APS 3600-Class A, die hat ´n richtigen Bumps wenn ich so sagen kann , aber gibt dann besonders im Sommer viel zu früh auf. Eine CA 12 oder Camco hält es einfach aus, deswegen wollte ich sie mal aufmotzen, Vo./Hi Durchluft veschaffen Li/re die Stufen, aber den ganzen Aufwand zahlt keiner, deshalb steht sie immernoch. Was bringt mir in diesem Fall ein Design, eine wunderschöne Anordnung der Bauteile, wenn die Wärme nicht richtig rauskommt. Ein Foto machen und auf die Wand hängen... )
Viel Glück auf der Suche...

wenn Du die Ferrite kühlen musst dann stimmt irgendwas nicht - was fürkerne / wandler technik verwendest Du?
elkos etc kann man "irgendwo" platzieren das kühlt sich durch "leckluftströme" ausreichend sofern vernünftige elkos verbaut sind
Endtransistoren auf demkühlkörper mit zunehmendem abstand platzieren so sind sie ungefähr gleich heiss d.h. max. dichte beim lufteinlass weiter auseinander beim luftauslass. Prinzipien ala in dermitte einblasen haben mehr nachteile wie vorteile zumal mitanständigerbelüftung kaum kritische zustände zu erwarten sind Fausregel viel lüftung hilft viel

Design:
meio man nimmt halts trangpressprofile und baugruppen und schiebt solange bis es schlüssig ist

Ja Stefan, ich muß die Trafos kühlen und auch die Ausgangsfilter der Endstufen. Es sind aber keine kritischen Abwärmemengen da. Jedoch ist jedes massive Ding ein Wärmesparschwein, du weist was ich meine. Selbst wenn nur im Promillebereich der Gesammtleistung Abwärme kommt dann staut diese sich mit der Zeit an, d.h . die Teiletemperatur nimmt zu und gefährdet irgendwann die Elkos von denen ein ganzer Park angelegt ist. Speziell das ganz große Gerät ist da etwas kritisch, das Gehäuse ist randvoll.

Zu deiner Frage: 2HE

Das V7 hat 4x ETD59 N67 mit gesteuerten Halbbrücken-Gegentaktwandlern (ohne Mittelabgriff am ETD), es liegen um 480kHz an,
jeder Trafo arbeitet über Shottkys in einen Elkopark mit je 2x6 Epcos Radial low ESR Typen, erzeugt somit beide Rails für je einen Kanal. (Bei Brückenbetrieb werden per Relais je zwei Rails parallelgeschaltet um den Kanalgleichlauf zu garantieren, das SNT wackelt <2V)
Bei Nennlast erreicht jeder ETD etwa 50-55 GradC, das find ich völlig OK.
Die Ausgangsfilter sind Ringkerne, ihr Einbaubereich ist mit PTFE isoliert, sie erhitzen sich heftiger aber vertretbar. Das Belüften der Trafos und Ringspulen ist lediglich dafür nötig um keine Wärmestaus zu bekommen. Bei der perversen Leistung sind das doch klasse Werte Ich glaube kaum daß man in der Liga noch kalte Ferrite fahren kann, das ist eben richtig böse !

Derzeit sieht es so aus: Die 4 SNT füllen die gesammte untere Platine zwischen den Kühlschächten, Die Endstufentreiberkarten stehen je 2 hochkant neben jedem Kühlzug, und die obere Platine beherbergt das ganze Drumherumgemüse, Kleinspannungsversorgung, RMS Limiter, Peak Limiter, Brückeninverter, Symmetrierübertrager der Eingänge, CPU für Steuerung und Bedienteil. Wegen 4-Kanal ist es auch dort recht eng bestückt, jedoch konsequent ohne SMDs und bestens reparierbar.

ist das ein schweissconverter für erhöhten schweisstrom?
öhm grob überschlagen das netzteil dürfte um die 16 kw dauer und so um 35 kW peak haben - ist das fürn amp ned ein "bisserl" überdimensioniert?

die hitze kommt vom halbbrückenwandler imho da du vermutlich noch symetreierungsprobleme hast nurwas ist beidirheiss 120grad? 100? 80 ?
mir fällt noch ein ich hoffe du machst an der unausgelasteten halbbrücke kein current mode reglung bzw. hast eine hilfswicklung aufgebracht im stromsensortrafo? sonst wird der regler instabil

zurück zum topic wenn ein bisserl luft durchgeht reicht das in der regel wenn man keine minderwertigen bauteile verwendet, da manuela ja highend bauteil benutzerin ist sehe ich da keinegefahr.
Elkos werdenübrigens eher durch den betreib warm als durch umgebungswärme (Ripple) beiderfrequenz auch noch durch HF - verlustf. - Heizung
kleine kompakte "kernkraftwerke" (energiedichte dürfte ählich sein) sind nicht mehrganz kalt zu designen solange es unter 70 besser 60 grad bleibt ist dunkelgrünes licht gegeben

Ähh - sorry, aber waren es nicht noch vor kurzem Halbbrückendurchflusswandler mit 250kHz? Da hatte ich Dich zur höheren Frequenz zugetextet und trotzdem kommt nicht mehr raus - bzw. wird nichts kälter... Tut mir wirklich Leid.

@TBF:

Wie soll ein Halbbrückengegentaktwandler (gibts da kein Akronym?) nicht symmetrisch sein. Die eine Trafoseite geht an die Halbbrücke, die einen Dutycycle von genau 50% hat. Die andere Auf identische FKPs gegen die Rails. Zusätzlich eine Symmetrierung über Lastwiderstände.
Toleranzen der Rs verschieben nur um wenige Volt. Man sollte bei der Errgerfrequenz oberhalb der Resonanzfrequenz arbeiten (sonst ja Resonanzwandler). Deshalb werden die Caps auch nicht vollständig getankt... Ein anderer Dutycycle führt natürlich zu einem Drift - aber der sollte doch über die Lastwiderstände abgführt werden und zudem werkelt der Wandler ja munter...

Zum current mode:
Meinst Du damit eine Stromregelung, dass das SNT nur nachschiebt wenn Strom benötigt wird, oder die Regelung der Halbbrücke selbst?
Ich kenne es meistens so, dass man bei Teillast kleine Bursts mit normaler Frequenz durch das SNT jagt, die dann sekundär gepuffert werden. (Bei den rails eines Amps macht mir dies allerdings etwas Bauchschmerzen...). Möchtest Du nun die Spannung im Tankkreis nach Bedarf anpassen und das SNT 'durchlaufen' lassen? (Dabei hatte ich eigentlich in Erinnerung, dass Du das SNT sowieso nicht regeln wolltest )

Wo vielleicht noch was hakeln könnte: Liegt bei der Signalform wirklich kein Fehler vor?? Alle integrierten Treiber (zumindest von IRF) wollen ja ein Rechteck für den Wandler erzeugen. Ich persönlich würde ja mehr von einem Sinus (-> Resonanzwandler) halten (angenehmere Durchflutung). Von anderen Signalformen habe ich noch nie etwas gehört (wäre auch mit konventionellen Mittel IGBT-Quälerei...)

Falls das hier nun in irgendeiner Weise geheimes Profiwissen *g* tangiert, freue ich mich natürlich auch über PMs

Viele Grüße, Hendrik

TBF hat geschrieben: ist das ein schweissconverter für erhöhten schweisstrom?
öhm grob überschlagen das netzteil dürfte um die 16 kw dauer und so um 35 kW peak haben - ist das fürn amp ned ein "bisserl" überdimensioniert?

grins
Stefan das ist eben "das Böse" Es hat zwar nur 1.25kW/8Ohm (4-Kanal), aber es ist eben böse, sehr böse sogar. Vor allem an 2 Ohm, die mag es dauerhaft gerne, was das im SNT bedeutet dürfte klar sein. Halber RL = doppelte Musik, das Gerät nimmts da sehr genau mit. 2 Brücken sind auch erlaubt zur guten Unterhaltung. Die Lastangaben sind a la Asid, zuzüglich Headroom
In der Liga sind Elkos grundsätzlich pillepalle weil aus Platzgründen nicht genug dasind, somit liegt die Last der Verantwortung beim SNT, da ist die grobe Kelle im Interesse der Qualität angemessen gut !

Zu der Temperaturgeschichte: die ETD gehen bei Nennlast 50-60 Grad, also wie du sagtest, dunkelgrün. Es muß nur so sein daß sich keine Wärme sammelt, d.h. die gleiche Menge abführen wie das Baby aufbaut, dann ist alles bestens. Mit deiner Angabe triffst du sehr genau, denk an die 2 Öhmchen. Es hat Stromschienen auf den Kühlkanälen, keine Drähtchen.... Die Symmetrie ist sehr gut, keine Probleme. Übrigends auch kein IC, ich hab da jeweils ne Kleinfamilie Transis mit beauftragt und alles genau passendgefeilt.

@Henne: die 250kHz-SNT sind im 2-Kanal-Version3 ,
V3 hat 2x1.25kW/8 Ohm und geht nur bis 4 Ohm runter. Es wurde weiterentwickelt zum V4, das ist baugleich, liebt aber 2 Ohm, in dem Zuge mußte erheblich mehr Saft her.

Was die Amplitudenform anbelangt: es hat Treiber-Ringkernchen die die Ecken etwas abfeilen, das kommt auch der Störstrahlung extrem zu Gute.
Und die Regelung ist etwas komplex, da greift ein kleiner hoffnungslos veralteter CPU mit ein der sich ansonsten noch um Limiting und das Display kümmert.

Henne hat geschrieben:Ich kenne es meistens so, dass man bei Teillast kleine Bursts mit normaler Frequenz durch das SNT jagt, die dann sekundär gepuffert werden. (Bei den rails eines Amps macht mir dies allerdings etwas Bauchschmerzen...). Möchtest Du nun die Spannung im Tankkreis nach Bedarf anpassen und das SNT 'durchlaufen' lassen? (Dabei hatte ich eigentlich in Erinnerung, dass Du das SNT sowieso nicht regeln wolltest

Diese SNT regeln sowohl die Tastpausendauer als auch ihre Eingangsspannung im Verhältnis zueinander, das Verhältnis legt der kleine CPU fest, abhängig von der Musik.

Ich zeig bei der Produktvorstellung auch 2x Brücke an 8er Bar PAR64 1kW, es wird richtig hell . Man kann das True RMS dann "sehen"