Röhrenverstärker Selbstbau


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Röhrenverstärker Netzteile

Röhrentechnisches

Röhrenverstärker Netzteile

Es ist weniger die Schaltung sondern eher die Dimensionierung des Netzteils für den Röhrenverstärker, die manchmal Probleme bereitet. Das Netzteil spielt mit, was den Klang betrifft und nimmt Einfluss auf den Klirrfaktor. Jedes "Röhrenkonzept" braucht deshalb die Änderungen am Netzteil die zum jeweiligen Röhrenverstärker passen.

Netzteil mit Brückengleichrichter

Die Skizze zeigt die Grundschaltung des Netzteils. Nach der Gleichrichtung durch die vier Dioden folgt die Siebkette - hier ist es eine CRC Siebkette. Etwas aus der Reihe fällt das RC Glied R1/C1. Diese Kombination besteht aus einen Kondensator 220nF und einen 15 Ohm Widerstand der die sogennanten "Spikes" vermindert. Diese Spikes kann man als Nadelförmige Impulse im Oszilloskop nachweisen und auch im Lautsprecher hören.
Die Spikes entstehen durch die Halbleiterdioden in Verbindung mit dem Transformator. Wenn die Dioden bei einem Wechsel der Halbwelle durch die 0-Linie dicht machen, gleicht das einer Vollbremsung des Transformators. Im Ergebnis gibt es dann einen nachweisbaren Nadelimpuls, der auch die Kapazität des ersten Elko's übersteht.

Die Dimensionierung der Dioden
Im Internet sieht man oft die 1 N 4007 als Vorschlag für die Dioden. 1000V bei 1 A sind zwar recht viel, im ersten Moment des Einschaltens jedoch, wenn sich die Elko's aufladen kann ein Einschaltstrom fließen der 3 - 4 mal so hoch ist. Auch wenn es sich nur um Sekundenbruchteile handelt, ist es oft schon zu viel. Wenn der Transformator mehr als 200mA an Anodenstrom abgeben kann, würde ich dringend empfehlen einen stärkeren Typ zu wählen der 3A oder gar 6A aushält.

Ein Netzteil für Gegentaktverstärker
Die Skizze oben zeigt ein Netzteil das für einen Gegentaktverstärker gedacht ist. Die mittlere Abgriff der Gegentaktübertrager kommt an Punkt "A" der Treiber an Punkt "B" die Vorstufe an "C". Verwechselt man die Reihenfolge droht "motorboating" der Verstärker blubbert aus dem Lautsprecher wie ein untertourig laufender Motor. Für einen Eintaktverstärker ist an Punkt "A" noch zuviel Restwelligkeit, sprich "Brumm" vorhanden. Bestenfalls an Punkt "B" kann man den Ausgangsübertrager anschließen der die Endstufe speist.

Die Dimensionierung des Netzteils richtet sich nach den Endstufenröhren

Hier unten ist der Scan eines Datenblattes für eine Endstufe mit 2 Röhren EL 34 im Gegentakt. Die Betriebsdaten für die Endstufenröhren entscheiden über die Dimensionierung des Netztransformators.

Röhrendaten EL 34 im Gegentakt

Die Betriebsspannung beträgt hier 375 V (Ub). Das ist nicht die Spannung die wir später an der Anode der EL 34 messen können, denn die wird durch den Widerstand der Kupfer-Wicklungen des Ausgangstransformators reduziert. Abziehen muss man auch die Gittervorspannung, wenn diese über Kathodenwiderstände erzeugt wird. Komplett falsch wäre es jetzt diese Spannung für die Sekundärwicklung des Netztransformator anzunehmen. Am ersten Elko steht der "Effektivwert" der Spannung an, der höher ist und sich durch Multiplikation mit dem Faktor 1,414 ergibt. Wir hätten im Leerlauf (ohne Röhren) ca. 530 V, wenn jetzt die Sekundärwicklung mit 375 V gewaählt wird. Das ist viel zu viel. Wenn die Röhren eingesetzt werden, geht die Spannung zwar unter der Strombelastung etwas in die Knie - aber 375V als Betriebsspannung werden nicht erreicht. Mit Sicherheit liegt die dann noch über 400V an. In der Folge läuft das darauf aufgebaute Konzept nicht rund. Die EL 34 wird überlastet und arbeitet noch dazu im falschen Arbeitspunkt.

Gut, wir müssen keine Punktlandung hinlegen - aber was zuviel ist bleibt zuviel. Erfahrungsgemäß reduziert die Strombelastung durch die Endstufe die Spannung um Faktoren zwischen 1,3 und 1,2. Wenn wir die goldene Mitte nehmen, also 1,25 rechnet sich das so:
375 V / 1,25 ergeben für unseren Transformator an der Sekundärwicklung eine Spannung von 300 V.


Die Strombelastung des Transformators

Bei Klasse AB wie hier liegt der Arbeitspunkt auf der Kennlinie tiefer, bei Vollaussteuerung hingegen zieht die Gegentaktendstufe mehr Strom wie man an den Daten sieht. Die 95 mA die wir den Datenblett entnehmen runden wir auf 100 mA auf. Das macht dann für 2 Röhren EL 34 200 mA.

Wir dürfen die Schirmgitter nicht vergessen. Die 22,5 mA pro EL 34 bei Vollaussteuerung runden wir auch auf. Das ergibt weitere 50 mA.

Hätten wir noch die Vorstufe und eine Treiberröhre, die versorgt sein wollen. Beim Klassiker sind es eine EF 86 und eine ECC 83. Das ergibt ohne das wir gross nachrechnen dann grosszügig bemessen zusätzlich
20 mA.

Macht also alles zusammen eine Stromstärke vom 270mA. Bei einem Stereoverstärker der aus einen Netzteil versorgt wird sind es dann stolze 540 mA!

Für die Heizspannung ergibt sich die erforderliche Stromstärke aus der 6,3 V Wicklung aus der Anzahl der Röhren und deren Stromstärke. Da jede EL 34 einen Strom von 1,5 A benötigt braucht es hier für 4 Stck. 6 A. Die beiden ECC 83 schlagen zusammen mit 0,6 A und die im Beispiel gennanten EF 86 benötigen zu zweit 0,4 A. In der Praxis wird man zwei Heizwicklungen vorsehen - für Endstufe und Vorstufe getrennt. Für die Endstufe mit 6,5 - 7 A und die Vorstufe rund 2 A.

Auch das reicht nicht ganz!

Während unsere Röhren Gleichstrom an die Anode bekommen, liefert der Transformator Wechselstrom. Unsere Spannung und unser Strom am Gleichrichter schwanken im 50 Hz Rhytmus. Der Wechelstrom ist also nicht kontinuierlich vorhanden. Etwa 30 % müssen wir auf die 540 mA noch aufschlagen bei der Stromstärke. Damit kommen wir dann bei 700 mA an. Gut in der Praxis kommt man auch mit weniger hin - an der Leistungsgrenze merkt man es dann aber deutlich - das Ende der Fahmenstange. Die Betriebsspannung sinkt dann bei voller Belastung ab, was letztendlich dazu führt, das weder der erwartete Klang noch die maximale Ausgangsleistung erreicht wird.

Die Röhrenheizung
Ja da war noch was. Pro EL 34 werden 1,5A gebraucht - bei 4 Stück. davon sind das schon 6 A. Wenn man wirklich die ECC 83 als Treiber nehmen will und das 2 mal braucht es weitere 0,6 A, zwei Röhren EF 86 ergeben zusätzlich 0,4 A. Günstig ist es hier eine getrennte Wicklung für diese Vorstufen vorzusehen. Mit 2,5 A ist man hier gut bedient.


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