[Bierschinken]

Hallo,

bei z.b. ENGL Amps sieht man zuweilen Dioden von den Anodenabgriffen des Ausgangsübertragers, in Sperrichtung, gegen Masse.
Was bewirken diese Dioden?
Man liest immermal davon, dass sie für Leerluffestigkeit sorgen, aber das erschließt sich mir nicht. Für mich stellt sich die Problematik keiner Last dar, als dass die Spannung im AÜ stark ansteigt aufgrund mangelnden Stromes durch den Verbraucher, hierdurch ergeben sich evt. Spannungsüberschläge in den Wicklungen, was zur Zerstörung des Isolation führt. Da dürften diese Dioden abe doch wenig helfen?

Grüße,
Swen

[Lorak Alytjow]

Hallo Swen!

Wie du bereits geschrieben hast, wird bei fehlender Last eine extrem hohe Spannung im AÜ induziert. Wenn ich das richtig im Kopf habe, lautet die passende Formel Uinduziert = -n*[Änderungsrate des magnetischen Flusses Φ]; auf jeden Fall ist die induzierte Spannung gemäß der lenz'schen Regel negativ zu ihrer Ursache, in diesem Fall dem Anodenstrom. Daher werden die Dioden für die induzierte Spannung leitend und schließen sie kurz. Dadurch werden die anderen Komponenten geschützt.
Bei einem Relais legt man ja aus demselben Grund auch in der Regel eine Diode in Sperrrichtung parallel zur Spule. Das läuft da genau so.

Gruß, Matthias

[Kramusha]

Mit der Formel würd ich das nie kapieren.. Viel zu kompliziert.

Ich habs dir doch schon mal erklärt Swen, warste da besoffen? 


Lg

[Lorak Alytjow]

Mit der Formel würd ich das nie kapieren.. Viel zu kompliziert.

Die genaue Formel ist ja auch nicht so wichtig, ich wollte einfach mal gelerntes Wissen anwenden . Sondern die Tatsache, dass die induzierte Spannung negativ zur Betriebsspannung ist und die Dioden somit im Fehlerfall leitend werden.

-der Met-

[Bierschinken]

Hallo,

mir war nicht bewusst dass die induzierte Spannung ein umgekehrtes Vorzeichen erhält!
Nun ist das klar, aber vorher war mir das nicht klar, da ich dachte, dass die Dioden auch für die Spannung in Sperrichtung liegen 

Für diese Dioden muss dann eine ausreichende Spannungsfestigkeit (Stromfestigkeit?) gewährleistet sein, wie ist das zu berechnen/dimensionieren?

Grüße,
Swen

[Manfred]

Hallo,

ich versuche es mal ohne Formel mit Worten zu erklären.
Die Energie wird im Magnetfeld des Eisenkerns einer Spule gespeichert.
Wird der Stromkreis unterbrochen versucht sich das Magnetfeld zu erhalten.
Das Magnetfeld wird durch den Stromfluß in der Spule erzeugt, deshalb
versucht der Strom in der gleichen Richtung wie zuvor weitezufließen.
Dieser wird durch die gespeicherte magnetische Energie erzeugt.
Dabei baut sich letztere ab. Es handelt sich hierbei um eine Stromquelle.
Ein Strom der einen Widerstand durchfließt erzeugt eine Spannung an diesem.
Je höher der Strom bzw. der Widerstand desto höher die Spannung.
Diese ist in der Tat negativ. Die Erklärung den Strom-  und Spannungsrichtungen
würde den Rahmen sprengen.
Wenn nun die Spulen abgeklemmt wurde, ist der Widerstand theoretisch unendlich hoch
und würde auch einen unendlich hohen Spannungsimpuls erzeugen.
In der Praxis wird diese Spannung durch den Isolationswiderstand bzw.
die Wicklungskapazität der Spule begrenzt, ist aber immer noch sehr hoch.
Ist der Lautsprecher angeschlossen , wird nun die Energie auf diesem Wege
abgebaut, die induzierte Spannung ist nun im ungefährlichen Bereich.
Jetzt kommt's! Ist der Lautsprecher nicht angeschlossen und man haut ordentlich in die Seiten
versorgt man den AÜ gut mit Energie. Plötzlich kein oder wenig Signal mehr von der Gitarre
dann ist der hohe Sperrwiderstand der Röhre und der hohe Isolationswiderstand der Primärwicklung
da und es entsteht die gefährlich hohe Spannung, welche zum Durchschlag der Papier- und
Lackisolation der Wicklung führen kann. Ist das erst mal geschehen ist die Isolation beschädigt
und es gibt diese Durchschläge bei kleineren Spannungen, nun auch beim Betrieb mit Lautsprecher
und entsprechen hoher Signalaussteuerung. Das ist dann durch häßliches Knacken und Kratzen beim spielen hörbar.
Gewöhnlich ist der Lautsprecher angeschlossen, das kann sich aber durch einen Defekt wie
durchgebrannte Schwingspule, Wackelkontakt etc. schell ändern.

Zur Dimensionierung müßte man die detailierten elektrischen Daten des Übertragers kennen.
Aus diesen Daten müsste man die gespeicherte magnetische Energie und die dadurch generierten
Strom und die daraus resultierende Spannung erechnen und mit der Prüfspannung vergleichen.  
Diese Daten sind aber so gut wie nicht verfügbar, man könnte diese höchstens durch mechanische
und elektrische Messungen bestimmen.
Die Dioden müssen die Höhe der Sperrspannung wiederstehen, und die durch den Ableitstrom erzeugte
Energie absorbieren können. Die Baugröße ist von Wiederholung der Absorbtionen abhängig, da diese
in der Diode in Wärmeenegie umgesetzt werden und diese best möglich Umgebung abgeben werden
sollte. Alles sehr komplex, daher einfach auf die von Anderen benutzten und bewährten Dioden bzw. Diodenkombinationen
wie z.B.  3 x 1N4007 zurückgreifen.

Eigentlich wollte ich mich kurz fassen, manche Dinge brauchen eben mehr Raum!

Gruß
Manfred

[Bierschinken]

Hallo Manfred,

herzlichen Dank für deine anschauliche Erklärung 
Deiner Schilderung nehme ich aber an, dass eine Diode, die das doppelte der Versorgungsspannung verkraftet, ausreichend wäre - die 1N4007 sperrt ja 1kV bei 1A.

Da muss es doch zumindest Näherungen geben, die bei der Dimensionierung helfen können, oder nicht?

Grüße,
Swen

[Headsurgeon]

Deine Annahme ist leider nicht ganz zutreffend. Die Anodenspannung kann die Betriebsspannung
um ein mehrfaches ueberschreiten, Erklaerung siehe weiter oben.
1x 1n4007 ist zu wenig. 3x 1n4007 sind ein bewaehrter Standard.

Gruesse!

Hallo Manfred,

herzlichen Dank für deine anschauliche Erklärung 
Deiner Schilderung nehme ich aber an, dass eine Diode, die das doppelte der Versorgungsspannung verkraftet, ausreichend wäre - die 1N4007 sperrt ja 1kV bei 1A.

Da muss es doch zumindest Näherungen geben, die bei der Dimensionierung helfen können, oder nicht?

Grüße,
Swen

[Bierschinken]

Hallo,

wenn ich 3 Dioden in Reihe schalte sperren die doch keine 3kV? Da die erste Diode nur eine Spannung von Anode gegen Kathode sieht und wenn diese 1kV überschreitet schlägt sie durch. Da aber die Kathode der ersten Diode nicht auf einem definierten Potenzial liegt ist die Obergrenze für Spannungen 1kV.
Oder irre ich da?

Grüße,
Swen

[the_moppi]

hi!

ich werde in meinen amp auch 2 dioden zur sicherheit einbauen, ich werde mich da auf die firmen ENGL und Framus verlassen, die setzen die BY509 ein.

Mfg Marek

[the_moppi]

hi, nein. 3 dioden in reihe vertrage 3KV, da sich die spannung über den einzelnen dioden aufteilt (wie bei der reihenschaltung 2er Kondensatoren)

Mfg Marek

[Bierschinken]

Hallo Marek,

genau das denke ich eben nicht!
Damit das mit den Kondensatoren funktioniert, müssen sie mithilfe von Widerständen auf definierte Potentiale gelegt werden.
Sonst kann es passieren, dass über dem ersten Kondensator deutlich mehr Spannung abfällt als über dem zweiten und er infolge dessen über die Wupper geht.
Ich denke dass es ebenso für den Spannungsabfall er Dioden gilt.

Grüße,
Swen

[the_moppi]

hi

allerdings funktioniert das bei kondensatoren auch ohne diese widerstände! wenn du zb. 2 Z-dioden hintereinander schaltest, und sie beide zB 5,6V haben, wirst du über beide ein V von 11,2V messen und über jede einzelne 5,6V.

sonnst hätte es keinen sinn in manchen amps mit mittelpunktgleichrichtung 2 dioden hintereinander zu schalten. diese schaltung ist auch dazu da, die spannungsfestigkeit zu verdoppeln. zb bei amps mit über 500V im leerlauf.

ich müsste mal in meinen elektronik hefter schauen, da müsste es irgendwo drinne stehen.

Mfg Marek

[OneStone]

Warum das funktioniert ist eigentlich ganz einfach, aber man sollte eines beachten:

Ua kann bei einem Gegentaktverstärker maximal 2x Ub werden, wenn der Ausgangsübertrager korrekt abgeschlossen ist.

Wäre Ua > 2*Ub, so wäre die Anodenspannung an der gegenüberliegenden Anode durch die induktive Verkopplung der Anodenwicklungen negativ, und das ist per Definition nicht möglich, da die Röhre nur bis Ua = 0V (Kathodenpotential) durchschalten kann, wenn man vereinfacht eine Röhre annimmt, die vollständig leitend werden kann.

Außerdem wird der Zustand Ua < 0V (bzw genauer: Ua < - (n*Uf), wobei Uf die Flussspannung der Dioden und n die Anzahl pro Anodenwicklung sind, aber das kann man vernachlässigen, daher Ua < 0V) durch die Dioden ja schon verhindert. Das heißt, Ua > 2*Ub ist doppelt unmöglich

=> Für die Anodenspannung muss gelten: 0V <= Ua <= 2*Ub

Daraus kann man auch schnell erschließen, dass die Dioden an den Anoden die zweifache Betriebsspannung der Endstufe sperren können müssen. Bei 2x 1N4007 wäre man da bei 2kV, d.h. Ua dürfte bis 1kV gehen. Fährt man seinen Amp mit Ub=550V, dann ist bei Vollaussteuerung mit einer idealen, voll durchschaltenden Röhre (Ri = 0) ja Uap=1100V. Das wird man in der Praxis nie erreichen (Anodenrestspannung, wenn die voll durchgesteuert ist, ist ja nicht 0V). Aber unabhängig davon: Jeder Zustand mit Ua > 1100V wäre Leerlauf und somit eben ein "falscher" Betriebszustand, der durch die Dioden verhindert wird.
2x 1N4007 reichen somit für eine Endstufe mit EL34, deren Anodenspannung unter 1kV liegt, sicher. Das Problem ist allerdings dann noch ein anderes: die angesprochene Sperrspannungsaufteilung.

Man kann nicht sagen, dass bei 2kV jede Diode 1kV sperren muss, weil diese Spannungsaufteilung durch die inneren Kapazitäten der Dioden in Verbindung mit der Wechselspannung, die an den Dioden anliegt, definiert wird. Das heißt, man hat hier einen kapazitiven Spannungsteiler, der von der Sperrschichtkapazität der Dioden abhängig ist, und diese unterliegt Fertigungstoleranzen. Das heißt, dass eine Reihenschaltung von zwei 1N4007 auch schon bei 1,5kV durchschlagen kann, wenns ganz blöd kommt. Man muss hier mit Widerständen oder Kondensatoren symmetrieren, sodass diese ungleiche Spannungsverteilung gar nicht erst auftreten kann. Bei Widerständen ist die Funktion klar: Die Widerstände müssen klein gegenüber dem kapazitiven Blindwiderstand der Dioden-Sperrschichtkapazität bei den relevanten Frequenzen sein. Widerstände sind aber suboptimal, da an ihnen dauerhaft Verlustleistung auftreten würde - und man darf nicht vergessen, dass diese Widerstände direkt zwischen Anode (Ua kann bis 2xUb gehen!) und Masse hängen, d.h. man bräuchte Leistungswiderstände, die die Spannung aushalten. Mit Kondensatoren kann man das besser machen, einfach einige nF (verbreitet sind 10n-22n) parallel zu den Dioden und fertig, dann wird die Spannung durch die Kondensatorkapazitäten gleichmäßig aufgeteilt und die Sperrschichtkapazität wird irrelevant.
Am einfachsten ist es aber, und daher macht man das ja auch, einfach mehrere Dioden zu benutzen. Bei 3 Dioden hätte man eine Spitzensperrspannung von 3kV und das ist so ordentlich überdimensioniert, dass da nie was durchschlagen wird, weil die Fertigungstoleranzen der Dioden dazu zu klein sind.

Ich habe allerdings bei meinen Testmessungen keine Probleme gehabt, dass 2x 1N4007 an 550V Ub durchgeschlagen hätten...das geht offensichtlich auch ohne Probleme.

Der Vergleich mit den Z-Dioden hinkt, da diese im Durchbruchsbereich (Sperrrichtung!) betrieben werden, d.h. die MÜSSEN durchbrechen. Wenn eine durchgebrochen ist, dann macht die andere, die in Reihe geschalten ist, das natürlich auch, da die Spannung an ihr steigt. Aber die 1N4007 hier sollen ja gerade nicht durchbrechen, weil das ziemlich scheppern würde.

Zum Strom was: Die Zustandsgröße bei einer Induktivität ist der Strom. Ein Kondensator speichert Spannung, eine Induktivität "speichert" Strom. Bei der Selbstinduktion will der letzte Strom, der bis zum Zeitpunkt des Eintretens der Selbstinduktion geflossen ist, weiterfließen.
Das heißt, dass der Induktionsstrom bei einer normalen EL34-Endstufe nie über 1A liegen kann. Von daher sind 1N4007 absolut ausreichend (eher noch überdimensioniert). Dazu muss man auch sehen, dass die 1N4007 einen Spitzenstrom von um die 50A (ausm Kopf jetzt) aushält, und der Induktionsstrom da ist ja nur eine kurze Spitze.

=> 1N4007 rein und fertig. Hilft - außer wenn der Amp sehr hochfrequent schwingt, da sind die Dioden zu langsam. Aber das können die meisten Ausgangsübertrager sowieso nicht

MfG Stephan

[Han die Blume]

DANKE, Stephan!

Das habe ich verstanden, das hast Du sehr gut erklärt! Ich finds sehr bereichernd, dass Du in der letzten Zeit hier öfters auftauchst. - Kommt mir entgegen, weil ich gerade in der Theorie so einige Lücken habe! 

Kai