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Serielle Kondensatoren in Netzteilen

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Offline Clipfishcarsten

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Serielle Kondensatoren in Netzteilen
« am: 16.12.2020 17:16 »
Hey Leute  :),

heute hab ich mal eine kleine Frage, zu der ich leider im Netz immer nur bruchstückhafte Infos finden konnte.

Es geht um folgendes: Aktuell (freie Abende im Lockdown sei dank  8)) beschäftige ich mich ein wenig mit HotRod Plexis, den Schaltungsunterschieden der einzelnen gängigen Hersteller (Fortin, Cameron, Friedman, Ceriatone etc...) und den Layouts dazu. Ich hatte in 2019 schon einen Ceriatone Yeti gebaut der gut läuft und wollte mich dahingehend mal tiefer einarbeiten.

Jetzt ist mir aber bei verschiedenen Modellen aufgefallen, dass diese - vorallem die 100W-Varianten - im Netzteil mehrere seriell geschaltete Filter-Elkos verwenden. Also z.B. 100uF/500V und 100uF/500V in Serie mit jeweils 220k Widerstand parallel.

Nach Adam Riese bekomm ich da doch letzten Endes eine Kapazität von "nur" 50uF mit 1000V Spannungs-Rating raus, wofür mir in dieser Applikation ja ein einzelner Becher-Elko mit 50uF locker gereicht hätte. B+ bei den Plexis bewegt sich ja in aller Regel bei maximal ~490V komplett ohne Röhren. Der Yeti fährt z.B. genau dieses Setup, wo keinerlei Elkos in Serie sitzen und durchgehend 50uF/500V-Modelle verwendet werden.

Insgesamt scheint mir das ein wenig zufällig ausgewählt zu sein, da sich das auch nicht auf "100W schaltet die Elkos in Serie, 50W lässt sie so" beschränken lässt. Sind das dann letzten Endes auch nur kopierte Layouts wo die Becher-Elkos in Reihe reine Sicherheitsvorkehrung sind? Würde zumindest gerne wissen ob ich da etwas praktisches an dieser Vorgehensweise übersehen hab.

Grüße,
CfC

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Offline MartinR

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Re: Serielle Kondensatoren in Netzteilen
« Antwort #1 am: 16.12.2020 17:32 »
Hallo,

bei höheren Spannungen wie 500V, Elkos mit mehr als 500V sind ehr selten, schaltet man sie in Reihe um die nötige Spannungsfestigkeit zu erreichen. Parallel jeweils ein Widerstand, um die gleiche Spannungsverteilung zu erreichen. Die Kapazität halbiert sich.

Wie du selbst schreibst, muß die Spannungsfestigkeit auch beim Leerlauf ohne Röhren gegeben gegeben sein. Vielleicht ist diese bei der 100W Version höher.

Ansonsten gibt es keinen Grund dafür.

Viele Grüße
Martin


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Offline Olaf

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Re: Serielle Kondensatoren in Netzteilen
« Antwort #2 am: 17.12.2020 01:25 »
Hallo,

kein seriöser Entwickler würde einen 500V Elko mit 490V betreiben. Ein üblicher Abstand wäre eher 20%. Bei 500V Elkos also 400V Betriebsspannung. Und damit ist die Betriebsspannung
in Ruhe und mit eher kalt eingestellten Endstufenröhren gemeint. Viele Röhrenverstärker haben ja ein eher weiches Netzteil, mit sehr großen Spannungsunterschieden zwischen Leerlauf und Volllast.
Dazu können ja auch noch Netzspannunsschwankungen kommen. Darum sind 20% ein üblicher "Voltage Derating" Wert für Elkos. Dies reduziert den Stress und verlängert die Lebensdauer der Bauteile.
Bei Kerkos sind sogar 50% üblich, da deren Kapazität deutlich abnimmt wenn man diese bei ihrer nominalen Versorgungsspannung betreibt.
Also ab 400V Reihenschaltung, Dirk geht da auf Nummer sicher mit seiner Mini PSU. Da ist immer die Reihenschaltung drauf.

Viele Grüße

Olaf E.

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Offline Holzdruide

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Re: Serielle Kondensatoren in Netzteilen
« Antwort #3 am: 17.12.2020 08:58 »
Hallo

Beachte dass Du mit Röhren arbeitest.
Zieh mal die Endröhren und miss dann die Anodenspannung im Leerlauf, die Spannung wird deutlich über 500 Volt liegen.
Und das passiert dann jedes mal beim Einschalten, solange bis die Heizung der Röhren die Kathoden soweit erwärmt hat dass diese zu arbeiten beginnen.

Gruß Franz

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Offline bluesfreak

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Re: Serielle Kondensatoren in Netzteilen
« Antwort #4 am: 17.12.2020 09:46 »
Moin,

alte Marshall 100W arbeite(te)n gerne mit B+ Werten > 500V (teilweise bis 580V) und da ist es besser mit mind 2x 400V Elkos in Serie zu arbeiten, besser 500V.
Selbst moderne Amps gehen in diesen Bereich, der 100W Vintage Modern malträtiert die KT66 mit 510V B+....

gruß
blues

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Offline MartinR

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Re: Serielle Kondensatoren in Netzteilen
« Antwort #5 am: 17.12.2020 16:05 »
Hallo Zusammen,

er hat übrigens geschrieben 490V bei komplett gezogenen Röhren, also im Leerlauf.

Viele Grüße
Martin

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Offline roehrich

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Re: Serielle Kondensatoren in Netzteilen
« Antwort #6 am: 17.12.2020 16:28 »
er hat übrigens geschrieben 490V bei komplett gezogenen Röhren, also im Leerlauf.

Gerechnet, gemessen, vom Schaltplan abgelesen? ich wäre da vorsichtig, schliesslich sollte man mit Netzspannungsschwankungen von 230V+/-10% rechnen. Und alte Kisten, die noch für 220V dimensioniert sind kommen da auch schnell an ihre Grenzen. Ich halte da 500V Elkos für falsch verstandene Sparsamkeit ... soviel kosten die Dinger heute ja auch nicht mehr.

Die Zeiten, als die Elkos knapp kalkuliert waren, sollten vorbei sein ... so etwas, wie in den alten Röhrenradios, wo die Elkos auf Spannung unter Last (350V) ausgelegt waren und im Falle eines Trockengleichrichters kurzzeitig überlastet werden durften (385V), will heute keiner mehr haben :-)
 
Ciao
Sebastian

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Offline Clipfishcarsten

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Re: Serielle Kondensatoren in Netzteilen
« Antwort #7 am: 18.12.2020 10:07 »
Danke erstmal für euren Input bisher  :). Das mit der Toleranz leuchtet natürlich ein, ich will euch aber mal etwas genauer zeigen was ich meine.

Zu den Real-Spannungen: Die 490V (genauer bei meinem Yeti: 493) sind natürlich ohne Röhren gemessen worden, bei 350VAC an der HT-Leitung vom Trafo. Im Betrieb hatte ich gemessen ~465V, was natürlich immernoch innerhalb der 10%-Grenze von der Spannungsfestigkeit der Elkos liegt.

Welche Beispiele ich konkret meine: Der Yeti, den ich zumindest netzteilseitig exakt so aufgebaut hatte: http://www.ceriatone.com/ceriatone/wp-content/uploads/2019/12/Molecular-50-20-Dec-2019.jpg

Der arbeitet also mit insgesamt 6x50uF, alles ohne Reihenschaltung der 500V-Elkos.

Dagegen hier der Molecular (Cameron Atomica-Klon), der sowieso mit insgesamt 8x50uF arbeitet, allerdings in der Endstufe mit jeweils seriell geschalteten Elkos, ebenfalls 500V: http://www.ceriatone.com/ceriatone/wp-content/uploads/2019/12/Molecular-50-20-Dec-2019.jpg

Die Frage bei mir kam im Endeffekt deshalb auf, weil hier bei mir noch ein vorgelasertes Chassis im Yeti-Style rumfliegt und ich noch am Planen bin, ob ich dem Layout noch irgendwo Platz für zwei weitere Elkos aus dem Kreuz leiern sollte  :P.

Gruß,
CfC

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Offline Laurent

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Re: Serielle Kondensatoren in Netzteilen
« Antwort #8 am: 18.12.2020 10:59 »
Moin,

Da über Toleranzen gesprochen wurde, muss das allerwichtigste nicht vergessen werden: die Spannung, die aus der Steckdose heraus kommt.
Wenn du schon bei 493V bist (ohne Röhre) ist es auch wichtig zu schauen, mit wie viel Versorgungsspannung. Aus meiner Sicht in deinem Fall kein Problem. Würde ich aber so ein Amp selber entwerfen, würde ich nicht so am Limit sein wollen. Ein bisschen Luft ist immer gut und vermeidet Sicherheitsprobleme, sowie teueres Lehrgeld.

Die PSU-Mini aus dem Shop hat z.B. dieses Problem auch nicht - hat auch seriellen Kaps.

Gruß
Laurent

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Offline _peter

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Re: Serielle Kondensatoren in Netzteilen
« Antwort #9 am: 18.12.2020 11:19 »
Hallo,

hinzu kommen gerade beim Lade-Elko (also dem ersten in der Filterkette) die Spannungsspitzen des an dieser Stelle noch recht großen Ripples. Es handelt sich hier ja nicht um perfekte Gleichspannung.

Letztlich ist es aber eben eine Frage der Kosten:
Wir haben einen Grenzbereichsfall vorliegen, da nimmt der Designer, der auf möglichst billig abzielt, eben nur einen Elko, die Designerin, die auf Langlebigkeit abzielt zwei in Serie. Entsprechend sind bei Marshall die Amps mit seriengeschalteten Elkos die älteren und die neueren nehmen nur einen, weil hier der Konkurrenzdruck zunahm und Kosten gespart werden mussten.

Gruß, Peter
vintagevalveamps
Der Imperativ von "messen" lautet: miss!

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Offline Clipfishcarsten

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Re: Serielle Kondensatoren in Netzteilen
« Antwort #10 am: 18.12.2020 12:36 »
Zumindest nehme ich dann erstmal mit, dass es zumindest für das Konzept nicht kritisch, aber logischerweise suboptimal ist wenn man sich ein komplettes Design überlegen will  :).

Zitat
Wenn du schon bei 493V bist (ohne Röhre) ist es auch wichtig zu schauen, mit wie viel Versorgungsspannung. Aus meiner Sicht in deinem Fall kein Problem.

Ich hatte mir primär dazu 234VAC notiert, sollte also alles in der erwartbaren Größenordnung sein und eher nicht zu niedrig gegriffen.

Zitat
Entsprechend sind bei Marshall die Amps mit seriengeschalteten Elkos die älteren und die neueren nehmen nur einen, weil hier der Konkurrenzdruck zunahm und Kosten gespart werden mussten.

Das ist aus Sicht des Produktdesigns natürlich interessant...grad mal ein paar Schaltpläne von Marshalls rausgekramt: Da hats irgendwo bei den 1959SLPs aufgehört mit den seriellen Elkos  ;D. Selbst Clone-Hersteller sind sich da wohl nicht vollends einig. Ceriatone geht bei den "Stock"-Clones wohl konsequent die 50W = normal, 100W= seriell-Schiene. Soweit ich mich erinnern kann benutzen die dort aber auch bei den 100W-Modellen leicht andere Specs bei den Trafos, die 50W-Modelle sind mit 325V HT-Leitung angegeben, die 100W mit 355.


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Offline cca88

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Re: Serielle Kondensatoren in Netzteilen
« Antwort #11 am: 18.12.2020 14:19 »
Zumindest nehme ich dann erstmal mit, dass es zumindest für das Konzept nicht kritisch, aber logischerweise suboptimal ist wenn man sich ein komplettes Design überlegen will  :).

Ich hatte mir primär dazu 234VAC notiert, sollte also alles in der erwartbaren Größenordnung sein und eher nicht zu niedrig gegriffen.

Das ist aus Sicht des Produktdesigns natürlich interessant...grad mal ein paar Schaltpläne von Marshalls rausgekramt: Da hats irgendwo bei den 1959SLPs aufgehört mit den seriellen Elkos  ;D. Selbst Clone-Hersteller sind sich da wohl nicht vollends einig. Ceriatone geht bei den "Stock"-Clones wohl konsequent die 50W = normal, 100W= seriell-Schiene. Soweit ich mich erinnern kann benutzen die dort aber auch bei den 100W-Modellen leicht andere Specs bei den Trafos, die 50W-Modelle sind mit 325V HT-Leitung angegeben, die 100W mit 355.

Bei Marshall haben die 50er schon immer eine deutlich niedrigere reale B+ als die 100er...
50er JMPs lagen meist um die 400V - 50er JCM800 ab ca 82 bei 430V
Die meisten Hunderter liegen seit den späten 60er Jahren bei ca 470V

Alles mit Röhren. Einzelelkos sind also beim 50er voll in Ordnung  ;)

Grüße
Jochen