Endstufe: Halber Lastwiderstand ist nicht doppelte Leistung: Wieso?

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Startbeitrag#1
Wie in einem vorigen Thread gelesen, liegt der Grund für keine doppelte Leistung bei Halbierung des Lastwiderstandes im "nicht strammen" Netzteil.
Was bedeutet das genau?
Selbst hochpreisige Verstärker (LABgruppen, Vortex, Crown, ...) scheinen diesem "Phänomen" zu unterliegen.
Weitere Frage aus Interesse:
Bedeutet eine Endstufenangabe von z.B. min. 4 Ohm Lastwiderstand, dass bei 2 Ohm zu viel Strom fließt (und daher Bauteile und Netzteil nicht darauf ausgelegt sind) oder dass bei 2 Ohm in der Schaltung ein "Kurzschluss" entsteht?
Wenn ich zB. weiß, dass ich niemals mehr als -12dB vor Vollaussteuerung des Verstärkers erreiche (= 1/16 der Maximalleistung), kann ich dann den Kanal auch auf 2 Ohm betreiben?
Grüße,
Hermann
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Antwort#2
Hallo Herrmann,
also würde von einem idealen Verstärker ausgehen, so würde diese Formel stimmen:
P = I2 * R
Würde sich R halbieren, so würde sich die Leistung verdoppeln.
Aber dem ist nicht so. Jeder Verstärker hat einen Innenwiderstand.
Dieses ist nicht ein einzelner Widerstand, sondern setzt sich zusammen aus dem Innenwiderstand der Stromversorgung, dem Übergangswiderstand der MOSFET- oder Transistorendstufe, Leitungswiderständen etc.
Ein Verstärker mit einem Innenwiderstand(der meistens nicht angegeben ist) zum Bsp. von 2 Ohm gibt an einen 4Ohm Lautsprecher 100W ab, so ist die Leistung die im Verstärker verbraten wird, 50W. Beim 2Ohm Lautsprecher (Leistung am Lautprecher bleibt gleich) sind es 100W, bei 1Ohm sind es 200W die im Verstärker verbraten werden. Vorausgesetzt die Leistung bleibt am Lautsprecher konstant.
Da kann je nach Auslegung der Verstärker die Verlustleistung nicht mehr abführen, oder die Transistoren verkraften den Strom nicht, oder das Netzteil bricht ein. Dieses ist nur wenn der Lautsprecher als reeler Widerstand betrachtet wird. Der Lautprecher hat aber einen komplexen Widerstand der frequenzabhängig ist, ebenso die Endstufe.
Um die nächste Frage zu beantworten, wieder unser 100W Verstärker.
Der Verstärker kann 100W an 4Ohm Dauerleistung abgeben.
Das entspricht einem Strom von max. 5A (I=sqr(P/R)) den der Verstärker liefern kann. Würden wir 2Ohm Lautprecher dranhängen, so würden wenn wir im sicheren Bereich bleiben nur 50W Leistung am Lautsprecher abgegeben.
Nur besteht Musik nicht aus reinen Sinussignalen, sondern aus dynamischen Impulsen die unter Umständen sehr hohe Spitzen annehmen können. Diese können die Endstufentransistoren bereits schießen.
Zur Praxis, ich würde es nicht machen, wenn ich nicht weiß das die Endstufe kurzschlußfest ist. Bei den T-amp z. Bsp. werden die Ausgänge bei Überlast abgeschalten. Das ist dann auch nicht der Sinn der Sache.
Zu den Leistungsangaben:
Sinusdauerleistung(RMS): Diese findet man meistens bei prof. Geräten
Alle anderen Leistungsangaben sind nur geschönte Werte, wie Spitzenleistung(Peak), diese sind nur für einen kurzen Zeitabschnitt gerechnet der meistens auch nicht angegeben wird. Wie neulich bei einem PC Lautsprecher gesehen, 300W Peak. Beim aufmachen fand ich einen IC verstärker der laut Datenblatt nicht mehr als 10W Sinusdauerleistung konnte, aber über 30 msec. hat er eine Leistung von 300W.
Hoffe damit geholfen zu haben
Gruss Hans
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Antwort#3
Dem ist noch hinzzufügen, daß die Sinusleistung vor allem deshalb nicht die absolute Obergrenze (die Maximalleisttung, wenn es einem auf die gröstmögliche Summe der Frequenzanteile ankäme, um z.B: eine Lampe zu erhellen) darstellt, sondern an das Erreichen einer gewissen Verzerrungsgrenze gebunden ist.
In dem Zusammenhang ist auch die Bedeutung "Innenwiderstand der Stromversorgung" zu sehen: Der sollte nämlich möglichst die geringste Rolle spielen, genausowenig wie die o.g. schnellen Pulse, denn ein im gesamten Audioband linear übertragender Verstärker muss auf die Pulse genauso reagieren wie auf niederfrequente Bässe. Doch genau hier liegt der Hase im Pfeffer:
Wenn die zu übertragende Leistung sich auf wenige hochfrequente Anteile oder Peaks konzentriert, geht der Verstärker in der Tat rasch in die Knie. Ein paar "Watt" im oberen Frequenzband reichen hier oft aus, um deutliche Verzerrungen zu erzeugen. Da der Anteil solcher Freuquenzen in der Musik jedoch eher gering ist, kommt man je nach Rechung auf die astronomischen Werte für die Musikleistung, die letztlich also genausowenig greifbar ist, wie die oft angeführte "Impulsleistung".
Da vertut man sich recht schnell: Schon 1 einziges Watt als konzentrierter Sinus von 1kHz abgespielt, ist verflucht laut!
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Antwort#4
Hallo,
aber mit welchen Schaltungstricks arbeiten die PC-Lautsprecher?
Hier ist es möglich, über 1000 Watt PMPO zu erzeugen.
Wird die Energie irgendwie vervielfacht, oder wie erreicht man solche Leistungen.
Gruß
Peter
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Antwort#5
Hallo Peter,
Vergiß die Leistungsangaben von PC-Lautsprechern. Es ist doch geradezu ein Witz des Jahrtausends, wenn mit einem mickrigen 9-Volt-Steckernetzteil betriebener PC-Lautsprecher 1000 Watt erzeugt werden sollen. Wo soll denn der Strom dazu herkommen? Das wären ja bei 9 Volt von vornherein mal 111 Ampere!!!, vom Wirkungsgrad des Netzteils mal abgesehen. Das ganze ist Werbeunfug und Volksverarschung in allerdümmster Form. Vergiß es also. Schließlich haben wir ja kein Perpetuum-Mobile, wo mehr Leistung raus kommt als rein geht.
MfG
Rainer
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Antwort#6
1000 Watt erzeugt werden sollen. Wo soll denn der Strom dazu herkommen? Das wären ja bei 9 Volt von vornherein mal 111 Ampere!!!
Dazu braucht es nicht viel Strom (von der Spannungsquell), sondern nur Kondensatoren (die den Strom kurzzeitig zur Verfügung stellen).
Leistung ist Energie/Zeit. Die Zeit für den Impuls muss nur genügend kurz sein um hohe Leistungen zu erzeugen. Z.B. hat ein mit 2 Babyzellen betriebenes Blitzgerät auch mehrere 1000W Leistung. So'n Blitz ist halt nur sehr kurz.
Wie die Hersteller solcher Brüllwürfel allerdings rechnen, würde mich auch interessieren.
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Antwort#7
Hallo Thomas,
im Prinzip ja, aber:
Gesetzt den Fall, das mickrige Netzteil enthält einen Ladeelko von 4700 µF (und das ist eher hoch gegriffen. Dann ist die bei 9 Volt gespeicherte Energie =
1/2CU² und damit (9V)²x(4700x10^-6 As/V) = 0,19 Ws. Um eine Leistung von 1000 Watt zu erzeugen muß die Zeit der Entladung dann 190µs sein. Das sind nicht einmal 4 Perioden einer 20 kHz-Schwingung. Aber: Wo soll den bei den Lautsprechern der Strom herkommen, wenn die ein Z von 4 Ohm haben? Das ergibt bei mir immernoch eine Leistung von gerademal 9²/4=20,25 Watt!, ganz davon abgesehen, daß das Netzteil dann zusammen kracht.
Man sieht an solchen Prospektangaben wie man das (blöde) Volk verdummen kann...
Grüße
Rainer
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Antwort#8
Deswegen fragte ich ja nch den Berechnungsmethoden der Hersteller.
Denn irgendwie (wenn auch hahnebüchend) müssen die Verkäufer (auf Messen etc.) das ja begründen können. "Natürlich sind das 1000W!"
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Antwort#9
Tja, die Leistung wird eben nur auf ganz kurze Peaks/Zeiträume bezogen. Ein Karatekämpfer erzeugt mit einem Handkantenschlag ja auch 1500 Watt, aber eben nur einige 1/100tel Sekunden. Die gemittelte Dauerleistung ist 1/10 davon. Wie gesagt, alles Wischi-Waschi
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