T-Amps oder Class-D-Endstufen

[Jan]

Die Netzteile sind auf jeden Fall ein nicht unerheblicher Teil eines Verstärkers. Wie bei der Art der Verstärkung gibt es hier auch grundsätzlich unterschiedliche Konzepte.
Class A mit einem Trafonetzteil mit anschließender Gleichrichtung und Glättung ist dabei natürlich am ineffizientesten. Hier wird ja die Spannung reduziert und um die Leistung zu erhalten, geht der Strom hoch. Bei der anschließenden Verstärkung wird der Arbeitspunkt so weit nach oben verlegt, dass schon ohne Nutzsignal etwas über die Hälfte der Maximalleistung anliegt und somit verheizt wird. Class A hat aber den Vorteil, dass man komplett im Arbeitsbereich des Transistors bleibt und keine Übergänge zwischen mehreren Transistoren hat, die man aufeinander abstimmen muss. Der Strom und die Spannung werden dabei immer durch den Transistor begrenzt. Es fließt also bei Einer Spannung Y, der Strom Y und die Impedanz des Lautsprechers ist immer nur ein kleiner Teil der Begrenzung. Der Rest wird im Verstärker verbraten.
Bei einem Class D-Verstärker wird in hoher Frequenz (>150 kHz und damit ganz sicher unhörbar) zwischen komplett offen (es fällt kaum Spannung über der Endstufe ab, aber es fließt ein hoher Strom. Übertrieben wäre U=0 und I sehr groß, aber folglich die Leistung, die im Verstärker verfeuert wird, ebenfalls fast 0) und komplett gesperrt (also es fällt die komplette Spannung über der Endstufe ab, aber dafür ist der Strom fast 0 und damit die Leistung ebenfalls fast 0).

Class A Verstärker kommen auf einen Wirkungsgrad von etwa 45-50%. Class AB Verstärker schaffen hier schon 65% bis 75%. Class D Verstärker (auch Schaltverstärker, Digitalverstärker oder T-Amps genannt) sind hier wirklich toll. Der Wirkungsgrad liegt bei 95-99%.
Bei den Netzteilen sieht es ähnlich aus. Klassische Trafonetzteile arbeiten bei Netzfrequenz (50Hz) und wenn wir die Leistung verdoppeln wollen, wird dadurch auch etwa doppelt so viel Material im Trafo benötigt. Bei Schaltnetzteilen wird zuerst die Frequenz erhöht (> 100 kHz) wodurch die Trafos sehr gut arbeiten und deren Gewicht drastisch gesenkt werden kann. Sonst arbeiten sie einem Schaltverstärker nicht unähnlich.
Nach der Transformation wird bei beiden Trafos eine Gleichspannung erzeugt. Dies geschieht typischerweise mit Brückengleichrichtern. Aus der normalen Wechselspannung wird dadurch (durch umklappen der unteren Halbwelle) eine gepulste Spannung halber Größe, aber doppelter Freqzenz. Diese wird dann mittels Kondensatoren geglättet. Auch hier bedeutet eine höhere Frequenz, dass man mit kleineren Kondensatoren auskommt.
Ein Schaltnetzteil wird dadurch erheblich kleiner. Je nach betriebenem Aufwand können Schaltnetzteile aber hochfrequente Störungen ins Netz zurück schicken. Bei klassischen Linearnetzteilen kann das nicht passieren, da die großen Spulen des Trafos einen Tiefpass darstellen und somit keine hochfrequenten Signale passieren lassen.