Hallo,

ich kenne viele Ansätze für eine DC-Heizung, aber leider noch kein "Patentrezept".
Einige machens mit Dioden und mega großen Ladeelkos, manche nehmen deutlich kleinere Elkos, manche Regeln aber auch mit einem IC.
Wo liegen denn die Vor- und Nachteile der einzelnen Versionen und wie dimensioniert man sie richtig?

Vorab vielleicht erstmal etwas grundsätzliches;
Die DC-Heizung soll Brummen vermeiden, dass durch die Änderung der Bewegungsrichtung des Stromes und damit Änderung des elektrischen Feldes hervorgerufen wird, richtig?

Das müsste doch dann gleichsam bedeuten, dass auch der Restbrumm nach einer Gleichrichtung schon zu groß sein kann und Brummen verursachen könnte.
Was wiederrum eine Erklärung liefern könnte für die riesigen Ladeelkos.

Dann bliebe die Frage ab wann der Restbrumm unkritisch wäre und ob das den Einsatz eines Reglers bedarf oder ob es eben mit einem großen Ladeelko getan ist und wie groß dieser Elko denn sein müsste?

Falls jemand nachhaltige Literatur hat, ich bitte darum!

Grüße,
Swen

Ich hab das mal so gemacht :

Läuft schonend hoch.

Ob´s der heilige Gral des Heizens ist... keine Ahnung. Hab´s auch nur abgekupfert.  :angel:

Hallo, Swen,

ich hatte ich mal was zur Restwelligkeit bei meiner DC-Heizung im SLO geschrieben:

http://www.tube-town.de/ttforum/index.php/topic,3434.msg47418/topicseen.html#msg47418

Ich hör da nichts mehr. Und soo dick sind meine Elkos jetzt nicht :angel:.

Grüße,
Joachim

Zitat von: Bierschinken am Feb 12, 2010, 06:46
ich kenne viele Ansätze für eine DC-Heizung, aber leider noch kein "Patentrezept".
Einige machens mit Dioden und mega großen Ladeelkos, manche nehmen deutlich kleinere Elkos, manche Regeln aber auch mit einem IC.
Wo liegen denn die Vor- und Nachteile der einzelnen Versionen und wie dimensioniert man sie richtig?

Mit nem Längsregler hast du mit Abstand die sauberste Spannung und du brauchst keine große Kapazität (kleiner Stromflusswinkel), allerdings brauchst du mit einem Lowdrop Regler schon 12,6V Heizspannung, besser mehr (bei 6,3V sind die Spannungsverluste in den Dioden zu hoch). Dementsprechend ist die Verlustleistung auch höher.
Eine Gleichrichtung ohne Stabilisierung ist halt einfach aufzubauen und reduziert den Brumm idr ausreichend für die meisten. Das kann man auch mit einer 6,3V Wicklung machen, man hat natürlich etwas Leistungsverlust an den Dioden. Bei knapp dimensionierten Heizspannungen wird das also auch nichts. Der Leistungsverlust ist allerdings geringer als bei der Längsregler Methode.

ZitatVorab vielleicht erstmal etwas grundsätzliches;
Die DC-Heizung soll Brummen vermeiden, dass durch die Änderung der Bewegungsrichtung des Stromes und damit Änderung des elektrischen Feldes hervorgerufen wird, richtig?

Vereinfacht ja. Technisch ok, Physikalisch falsch. Stromfluss ist übrigens das Resultat eines elektrischen Felds und nicht umgekehrt.
Meist ist der Stromfluss der Heizung zur Kathode durch nicht perfekte Isolation schuld und die Einkopplung von der Verlegung der Heizung. Das erste lässt sich mit hochlegen Reduzieren, das zweite mit ordentlicher Verlegung.

ZitatDas müsste doch dann gleichsam bedeuten, dass auch der Restbrumm nach einer Gleichrichtung schon zu groß sein kann und Brummen verursachen könnte.
Was wiederrum eine Erklärung liefern könnte für die riesigen Ladeelkos.

Dann bliebe die Frage ab wann der Restbrumm unkritisch wäre und ob das den Einsatz eines Reglers bedarf oder ob es eben mit einem großen Ladeelko getan ist und wie groß dieser Elko denn sein müsste?

Die unstabilisierte Version ist eher eine Brummreduzierung keine Brummentfernung. Wann der Restbrumm unkritisch wird ist eine Frage der der äußeren Umstände (Verlegung etc.).
Den Restbrumm kann man realtiv einfach ausrechnen. siehe http://en.wikipedia.org/wiki/File:Smoothed_ripple.svg der Abfall ist beschrieben durch Umax * exp(-t/(R*C)). Dann hast du eine schöne Funktion. Die Brummspannungen ist dann Umax - Umin. wenn du Spaß am Rechnen hast kannst du die Leistung ausrechnen (Intgral über eine Periode der quadrierten Funktion und normieren mit 1/T). Wenn Dir der Spaß am rechnen nicht vergangen ist kannst du mit ner Fourier-Transformation sogar noch die größen der einzelnen "Brumm Frequenzen" ausrechen, jetzt hast du dank der Gleichrichtung nämlich 100Hz + Oberwellen. Ich hoffe das ersetzt die Literatur.

Grüße
Henning

Sehr cool, Henning. Danke (auch von mir) 

Hallo,

Henning, dank dir für die Erklärung.

ZitatStromfluss ist übrigens das Resultat eines elektrischen Felds und nicht umgekehrt.

Das müsste ja bedeuten, dass eine Spannung bzw. Potentialdifferenz ist nichts anderes als ein Effekt hervorgerufen durch die unterschiedliche Lage zweier Bezugspunkte in einem elektrisches Feld ist?

ZitatMit nem Längsregler hast du mit Abstand die sauberste Spannung und [...]

Hmja, ist richtig, der ripple, also die Restwelligkeit ist hier am geringsten.
Das wird in der Tat eng mit einer 6,3VAC-Wicklung. Möglicherweise bringt der Trafo dank schlechtem Netz 0,1-0,2V weniger, dann der Spannungsverlust durch die Dioden (selbst bei Schottkys) und dann ist nichtmehr genug "Luft" zum regeln da.

Da die meisten "Standardtrafos" mit 6,3V-Wicklungen verkauft werden, ist es denk ich zweckmäßig hier mal weiter drüber nachzudenken.
Man könnte ja Spannungsverdoppeln via Delon-oder Greinacherschaltung?! - Spannung zum regeln wäre dann reichlich vorhanden.

ZitatEine Gleichrichtung ohne Stabilisierung ist halt einfach aufzubauen und reduziert den Brumm idr ausreichend für die meisten.

Hmja, wenn ich das richtig verstehe bleibt nurnoch der ripple, der als Brumm "einstreuen" könnte.
D.h. wenn man den ripple auf 0,63V reduzieren kann, dann hat man eine theoretische Brummminderung von Faktor 10!

Jetzt hab ich noch etwas gelesen und dabei bei Wikipedia unter dem Stichwort "Glättungskondensator" folgendes gefunden;


Wenn man hier mal von besagten 0,63V ausgeht und den nötigen C für eine ECC8x berechnet, dann kommt man auf die häufig verwendeten 4700µF! - Also hat da doch mal jemand gerechnet oder wars vll. nur ein glücklicher Zufall? 

Zitat von: Joachimich hatte ich mal was zur Restwelligkeit bei meiner DC-Heizung im SLO geschrieben:[...]

Joachim, ich hab nochmal in deine Unterlagen geschaut. Warum machst du die Serienschaltung aus C27/28?
Da erschließt sich mir der Sinn nicht. Eigentlich hast du doch schon einen Massebezug über die Widerstände R85/86?

Ansonsten kommst du bei einem Strom von 0,6A auf eine Kapazität von 7050µF. Laut obiger Formel wäre das ein Ripple von 0,85V, das wären 13,5% des mit AC-geheizten Brumms. Ich denke, dass wenn man einen ohnehin ruhigen Amp hat, das völlig ausreichend ist um Heizungsbrumm auf ein nicht wahrnehmbares Maß zu reduzieren.


Was mich jetzt noch interessiert: - Wie siehts mit dem Stromflußwinkel aus?
Heizt man z.b. eine ganze Vorstufe mit 4-5 Röhren, müsste man um 22´000µF verbauen. Das sind natürlich schon heftige Kapazitäten, sodass Stromimpulse recht groß werden. Wie kann man da sichergehen, dass Trafo und Gleichrichter das mitmachen?

Grüße,
Swen

Hallo,
danke für die nette Rückmeldung, ich schreib Montag noch eine unangenehme Klausur deswegen etwas Kürzer. Die Hoffnung exmatrikuliert sich bekanntermaßen zuletzt. Nachtrag: Naja es wurde etwas länger, aber es ist ja auch erst der erste Versuch.

Zitat von: Bierschinken am Feb 13, 2010, 12:17Das müsste ja bedeuten, dass eine Spannung bzw. Potentialdifferenz ist nichts anderes als ein Effekt hervorgerufen durch die unterschiedliche Lage zweier Bezugspunkte in einem elektrisches Feld ist?

Ja du hast Potentialdifferenzen ja auch im Raum, das ganze ist garnichtmal so physikalisch-wissenschaftlich wie es sich anhört, es gibt ja auch Elektrofeldmeter die das messen können.
Die Ursachen von Elektrischen Feldern sind: freie/gebundene Ladungen und sich verändernde Magnetfelder - nagel mich nicht drauf fest aber ich glaub das sind alle. Analog dazu die Ursachen von Magnetischen Feldern sind freie/gebundene Ströme (Magnete zählen zu den gebunden Strömen physikalisch) und sich verändernde E-Felder.
Das ganze ist leider recht komplex und die Anfänge der Schulphysik haben das ganze ein wenig verzerrend vereinfacht, sodass man erstmal vieles gelernte über den Haufen schmeißen muss, zumindest hatte ich das Gefühl.
Ich fand das Buch "Theoretische Elektrotechik" von Kupfmüller/Mathis aus dem Springer-Verlag ganz gut, allerdings Vorlesungsbegleitend. Wenn du irgendwas technisches/physikalisches Studierst ist es aber definitiv gut und recht verständlich.

ZitatHmja, ist richtig, der ripple, also die Restwelligkeit ist hier am geringsten.
Das wird in der Tat eng mit einer 6,3VAC-Wicklung. Möglicherweise bringt der Trafo dank schlechtem Netz 0,1-0,2V weniger, dann der Spannungsverlust durch die Dioden (selbst bei Schottkys) und dann ist nichtmehr genug "Luft" zum regeln da.

Da die meisten "Standardtrafos" mit 6,3V-Wicklungen verkauft werden, ist es denk ich zweckmäßig hier mal weiter drüber nachzudenken.
Man könnte ja Spannungsverdoppeln via Delon-oder Greinacherschaltung?! - Spannung zum regeln wäre dann reichlich vorhanden.

Ripple ist bei einer (ordentlichen) Längsreglung theoretisch überhaupt nichtmehr vorhanden. Ansonsten kann man sich die benötigte Spannung vor dem Längsregler ja wieder ausrechnen*. U_ein - U_ripple = U_aus + U_regelreserve. U_Regelreserve ist Stromabhängig (->Datenblatt), U_Ripple hängt von der Siebung und der Art der Gleichrichtung (Spannungsverdoppler brauchen die doppelte Siebkapazität) ab.

Eine längsgeregelte Gleichspannungsheizung für 6,3V aufzubauen halte ich nicht für sinnvoll, man benötigt hier den doppelten Strom, das lässt die Verlustleitung in den Dioden und im Längsregler* auf das doppelte ansteigen. Die üblichen Low-Drop Längsregler haben auch nur 1A Maximalstrom.
Daher ist es auch nicht sinnvoll mit 12V auf 6,3V runterzuregeln, man verbrät einfach einen Großteil der Leistung im Längsregler, muss den dann Kühlen etc.

ZitatHmja, wenn ich das richtig verstehe bleibt nurnoch der ripple, der als Brumm "einstreuen" könnte.
D.h. wenn man den ripple auf 0,63V reduzieren kann, dann hat man eine theoretische Brummminderung von Faktor 10!

Das stimmt, allerdings streut 50Hz auch für unsere Ohren weniger Hörbar in unsere Verstärker ein als 100Hz + Oberwellen. Die Kapazitive Kopplung von Kathode zu Heizung spielt auch eine größere Rolle bei höheren Frequenzen (auch, wenn meiner Schätzung nach der Effekt eher klein ist). Eine Frequenz moduliert sich wahrscheinlich auch nicht so störend in die Verzerrung wie viele. Als Fazit würd ich sagen, ganz so schön wie auf dem Papier ists nicht, aber sicher weitaus Nebengeräuschärmer als eine Wechselspannungsheizung.

ZitatJetzt hab ich noch etwas gelesen und dabei bei Wikipedia unter dem Stichwort "Glättungskondensator" folgendes gefunden;


Wenn man hier mal von besagten 0,63V ausgeht und den nötigen C für eine ECC8x berechnet, dann kommt man auf die häufig verwendeten 4700µF! - Also hat da doch mal jemand gerechnet oder wars vll. nur ein glücklicher Zufall?  
[...]
Ansonsten kommst du bei einem Strom von 0,6A auf eine Kapazität von 7050µF. Laut obiger Formel wäre das ein Ripple von 0,85V, das wären 13,5% des mit AC-geheizten Brumms. Ich denke, dass wenn man einen ohnehin ruhigen Amp hat, das völlig ausreichend ist um Heizungsbrumm auf ein nicht wahrnehmbares Maß zu reduzieren.

Es ist sogar noch weniger, wenn der Sinus den Wert 0,9 erreicht wird der Kondensator ja schon wieder geladen. Das ganze macht hier aber nur wenige % aus. Bei schlechteren Siebungen ist das interessanter.
Das Problem ist wir haben zwei festgelegte Sachen die wir beachten müssen: Die Ausgangsspannung nach dem Gleichrichter und die Leistung die die Röhrenheizung braucht. Wir müssen uns bei der Siebkapaziät nach der Leistung und nicht nach der Brummspannung richten. Also Funktion aus (Co-)Sinus und E-Funktion aufstellen Quadrieren und integrieren. Ich mach das nach dem 22.Feb irgendwann, ich hab noch ne Klausur geschoben wo ich all so einen s... machen muss, da kann ich das als Klausurvorbereitung vor mir rechtfertigen.

ZitatJoachim, ich hab nochmal in deine Unterlagen geschaut. Warum machst du die Serienschaltung aus C27/28?
Da erschließt sich mir der Sinn nicht. Eigentlich hast du doch schon einen Massebezug über die Widerstände R85/86?

Das kann sein, dass der Restbrumm dank der Schaltung so auch symmetrisiert wird und nicht im 50Hz Takt bewegt. Das ganze ist aber nicht vollständig durchdacht und mir fehlt auch etwas die Energie das komplett zu durchdenken.

ZitatWas mich jetzt noch interessiert: - Wie siehts mit dem Stromflußwinkel aus?
Heizt man z.b. eine ganze Vorstufe mit 4-5 Röhren, müsste man um 22´000µF verbauen. Das sind natürlich schon heftige Kapazitäten, sodass Stromimpulse recht groß werden. Wie kann man da sichergehen, dass Trafo und Gleichrichter das mitmachen?

Kommt auf den konkreten Fall an, da muss man in die Datenblätter schauen . Das ganze ist allerdings unkritisch, die Leistungsangeben sind in der Regel über eine Periode zu sehen und nicht im kurzen Ladungsfall. Ne 1n4007 kann in einer Gleichrichtung das 30-fache des Stroms ab, beim Trafo wirds wahrscheinlich eher mehr sein.
Das Problem des kleinen Stromflusswinkels ist der hohe Strom und der dadurch resultierende höhere Spannungsabfall im Trafo, das müsste man dann ein wenig einkalkulieren, obs da eine zuverlässige Formel gibt weiß ich nicht, ich würd hier abschätzen.

Grüße
Henning

*tut mir leid ich hasse das Wort mitlerweile auch
** auch wenn es hier ein Glück nicht so pedantisch zugeht dass man bei Kleinigkeiten gleich verbessert wird wenn man etwas vereinfacht oder die Begriffe nicht 200%tig korrekt sind: es ist mehr als das doppelte denn der Spannungsabfall über Dioden und Längsregler steigt.

Zitat von: Bierschinken am Feb 13, 2010, 12:17

Zitat von: Namenlos am Feb 12, 2010, 07:42
Mit nem Längsregler hast du mit Abstand die sauberste Spannung und du brauchst keine große Kapazität (kleiner Stromflusswinkel), allerdings brauchst du mit einem Lowdrop Regler schon 12,6V Heizspannung, besser mehr (bei 6,3V sind die Spannungsverluste in den Dioden zu hoch).

Das wird in der Tat eng mit einer 6,3VAC-Wicklung. Möglicherweise bringt der Trafo dank schlechtem Netz 0,1-0,2V weniger, dann der Spannungsverlust durch die Dioden (selbst bei Schottkys) und dann ist nichtmehr genug "Luft" zum regeln da.

Da die meisten "Standardtrafos" mit 6,3V-Wicklungen verkauft werden, ist es denk ich zweckmäßig hier mal weiter drüber nachzudenken.
Man könnte ja Spannungsverdoppeln via Delon-oder Greinacherschaltung?! - Spannung zum regeln wäre dann reichlich vorhanden.

Grüße,
Swen

Der Marc wrd euch da was anderes erzählen 

Zitat von: mac-alex_2003 am Jan 09, 2007, 10:07
Für den Fall kann ich Dir den LM2941 empfehlen, damit bekommst Du aus den 6,3V des Wüstenstrafos ohne Probleme 6,3VDC raus.
Und da die Spannungsregler absolut low-drop sind mit ca. 0,5V rum hast Du kaum Leistungsverluste.

Ich fahr damit ohne Probleme mit 6 Röhren.

7xECC = 2,1A
LDR = 0,2A
Relais  = 0,2A
divers = 0,2A

Macht in Summe 2,7A, haste also keine Probleme mit dem Trafo und 2 Röhren gehen ohne Probleme an einen LM ohne Kühlkörper, 3 sollten nach Datenblatt auch noch gehen. Dann könnte es aber wärmer werden.


Wer von den Kritikern hat diese Schaltung schoneinmal aufgebaut? Mit normalen Reglern mit denen die meisten experimentiert haben bekommst Du es auch nicht hin.

Reche doch einfach mal selbst nach:
6,3VAC = 8,9VDC
./. Spannungsabfall an 2 Schottky-Dioden = 1,0V
Dropout bei 600mA Last = 0,3V

Macht 7,6V, also 1,3V Headroom zum Regeln.
In der Realität ist es ein bischen weniger, aber 7V bleiben allemal, je nach Qualität des Trafos.

Du darfst nicht alles glauben, was manche meine aber noch nie gebaut haben.

Viele Grüße, Marc

Das er sie immer noch verbaut kann man daran sehen das er sie gerne hier bei Dirk im Shop hätte.

Zitat von: mac-alex_2003 am Jan 21, 2010, 06:30

Z.B. LowDrop Spannungsregler Reihe LM2940-5,0 / LM2940-12,0 oder für die 6,3V Geschichten den LM2941CT der einstellbar ist


Viele Grüße,
Marc

Hallo,
wenn man Unterspannung mit einkalkuliert darf man noch 0,4V Ripple haben das ist schon sehr knapp wenn man bedenkt das der Stromflusswinkel bei größerer Siebung klein wird. Das wäre mir persönlich etwas zu wenig, aber geht, solange der Trafo gut ist.
Mir würde da die ungeregelte Gleichspannung reichen, wenn ich im Worst Case sowieso wieder Ripple hab. Mit ner Spannungverdopplung wäre eine ganze Ecke mehr Reserve vorhanden bei weniger Verlustleistung (und der hälfte an Reglern). Ich werds bei Gelegenheit mal simulieren (nicht rechnen, faul wie ich bin ) und vergleichen.

Aber ich geb zu ich habs nur überschlagen und nicht alle Register gezogen (Schottky + Lowdropout) und angenommen es geht nicht. 

Grüße
Henning

Zitat von: triaxtasy am Feb 13, 2010, 02:12

Der Marc wrd euch da was anderes erzählen 

Das er sie immer noch verbaut kann man daran sehen das er sie gerne hier bei Dirk im Shop hätte.

Ja und Jein.

zu 1) 6,3VDC aus 6,3VAC ist mit heutigen Lowdrop-Reglern und Schottky-Dioden kein Thema. Durch den geringen Spannungsabfall im Regler muss dieser nicht mal gekühlt werden. Ohne Schottkys geht es nicht stabil.
Nachteil: Das Limit sitzt bei 2-3 ECC83, also 1A.

zu 2) Inzwischen bin ich zu der Überzeugung gekommen, dass geregelte DC für die Heizung toll ist, aber es auch ohne genauso leise zu bekommen ist, wenn man ein ordentliches Layout hat. Geregeltes DC kann da Macken natürlich besser übertünchen. Bei High Gain setze ich aber auf eine ungeregelte DC-Versorgung. Da ist dann wirklich kein Unterschied mehr zu hören. Weiter hinten (so ab der 3. Triode, im Effektweg oder PI) ist es egal ob AC oder DC, das hört man (bei ordentlicher Verlegung) nicht mehr.

Bei 5V-Geschichten, die ich aus der 6,3V Wicklung gewinne bin ich aber weiterhin für Lowdrop-Regler, da dann auch bei schwankender Netzspannung immer noch genug Reserven da sind.

Viele Grüße,
Marc