Planung Hochleistungstopteil - Tips / Erfahrungen gesucht

[MAD]

Ich kann nicht für professionelle PA-Technik sprechen (da fehlt mir der Einblick), aber in Röhrenverstärkern werden die Leistungswiderstände (z.B. Kathodenwiderstände der Endröhren) meistens entweder mit Abstand zur Platine montiert (mit oder ohne Abstandshalter) oder es wird ein Ausschnitt unter dem Widerstand in die Platine gefräst. Durch beides werden Hitzepunkte vermieden und (bessere) Konvektion ermöglicht. Ich kann mir nicht vorstellen dass das seit 50 Jahren sinnloserweise so gemacht wird

Es empfiehlt sich übrigens auch deswegen, weil die Anschlussdrähte (je kleiner die Oberfläche des Bauteils) einen nicht unerheblichen Teil der Wärmeabführung übernehmen. Das spielt bei den großen 11W Keramikwiderständer keine große Rolle, aber z.B. bei den kleinen grünen Hochlastwiderständen durchaus...

[Jobsti]

sondern dass die Platine spröde wird und dann beim Transport dort sehr leicht ein Haarriss entstehen kann

Da habe ich einige Experimente hinter mir. Mit der FR4 Platine kannste fast alles anstellen bis da überhaupt mal was passiert,
was als erstes eintritt ist, dass sich das Kupfer vom FR4 löst und als erstes "schmilzt", da darf man aber schon mehrere Minuten 450°C auf die CU-Schicht geben bis sich was löst.
Dass FR4 mal schwarz wird, oder wirklich anfackelt, da gehört mehr dazu als ein abgebrannter Keramikwiderstand,
denn das hatte ich schon schon öfters, das ist alles schwarz, kannste wieder abwischen und gut is

Achso, die R werden übrigens nicht "rotglühend" wie du weiter vorne schriebst, sondern im Regelfall platzt die Keramik auseinander und das war's.


Sieht man hier z.B.
Die Platine ist leicht braun, ging aber wieder abwischen und sah danach frisch aus.
Da waren aber keine 20W drauf, sondern locker das 3-fache und zwar dauerhaft

Nicht meine. Schwarz afaik nur der Kleber, Hartpapierplatine hat wenig abbgekommen.

Solche Spielchen gibt's aber auch, da kostet's nur die Kabelbinder
Der Platine ist das total egal. Man sieht auch, dass der R oben am heißesten wurde, logo, Wärme steigt nach oben und die Innereien sitzen
auch weiter oben als unten in der Keramik.

mit Abstand zur Platine montiert (mit oder ohne Abstandshalter) oder es wird ein Ausschnitt unter dem Widerstand in die Platine gefräst. Durch beides werden Hitzepunkte vermieden und (bessere) Konvektion ermöglicht. Ich kann mir nicht vorstellen dass das seit 50 Jahren sinnloserweise so gemacht wird

Na das ist keinesfalls sinnlos, sondern einfach eine Sache der Auslegung.
Will man auf Nummer-Sicher gehen, macht das natürlich Sinn, da viel besser gekühlt wird.
Aber wie ich schrieb: Werden die R nicht an, oder über ihrer Belastungsgrenze betrieben, muss man das so nicht lösen
und ich persönlich bin der Meinung, dass man den Kram nicht so auslegen sollte, dass er am Limit betrieben wird.

[Gast]

Allerdings käme dennoch keiner auf die Idee seine Lautsprecher aus Stahl zu bauen, obwohl Holz im Brandfall eher diskutable Eigenschaften aufweist und die Kisten dann auch irgendwann runterkommen.

[...]Wenn so ein Widerstand so heiß wird, dann ist nicht ein Brand die Folge ist

Ich glaube du hast etwas gänzlich falsch verstanden. Für obiges Stück Satire ist es vollkommen unerheblich was das Gehäuse anzündet.

Es geht stattdessen darum, dass ein aufgehängtes Lautsprechergehäuse aus Holz, sofern es aus unerfindlichen Gründen irgendwann Feuer fängt, auch fallen kann.
Dennoch kam bisher niemand auf die Idee dass Lautsprecher aus diesem Grund künftig nicht aus Holz oder sonstigem brennbaren Material gebaut werden sollten.

Magst du deine Argumentation nicht Mal mit Beispielen belegen, bei denen die ESM in
tragenden Teilen benutzt werden?

Es ist mir recht egal ob du dich am Wort „tragend“ aufhängst. Falls die von dir an den Tag gelegte Großkotzigkeit tatsächlich auf Erfahrung fußt ist dir erstens bewusst was gemeint ist und zweitens hast du mit Sicherheit dementsprechend ausgeführte Lautsprecher von innen gesehen.

Ansonsten empfehle ich wärmstens mal einige ältere DB Audio, Dynacord oder K&F Kisten aufzuschrauben. Sind trotz Ringösen, die zum Fliegen entweder direkt in Einschlagmuttern eingeschraubt werden, oder Airline Schienen, die auch „nur“ an Einschlagmuttern verschraubt sind, nicht dafür bekannt dass sie reihenweise vom Himmel zu fallen.

mit Abstand zur Platine montiert (mit oder ohne Abstandshalter) oder es wird ein Ausschnitt unter dem Widerstand in die Platine gefräst. [...]

Na das ist keinesfalls sinnlos, sondern einfach eine Sache der Auslegung.

Klar kann man das machen, andererseits sollte es bei mechanisch stark belasteten Geräten, wie Lautsprechern, entsprechend der Belastung ausgeführt sein.
Das ist bei einem Röhrenverstärker, der quasi nie während seiner Lebensspanne bewegt wird was anderes als bei einer während dem Betrieb konstanten Vibrationen ausgesetzter Frequenzweiche, die beim Transport weiteren Vibrationen und Stößen ausgesetzt ist.

[MAD]

Ich rede von Gitarren- und Bassverstärkern, die werden natürlich bewegt (normalerweise, derzeit leider eher nicht ) und die Vibrationen sind nicht von schlechten Eltern...

[Jobsti]

Klar kann man das machen, andererseits sollte es bei mechanisch stark belasteten Geräten, wie Lautsprechern, entsprechend der Belastung ausgeführt sein.
Das ist bei einem Röhrenverstärker, der quasi nie während seiner Lebensspanne bewegt wird was anderes als bei einer während dem Betrieb konstanten Vibrationen ausgesetzter Frequenzweiche, die beim Transport weiteren Vibrationen und Stößen ausgesetzt ist.

Sehe ich kein Problem hiermit, sieht man ja öfers:

Sind wieso auch immer aber Auslaufartikel.
Auf der PAF Weiche sah das Ganze dann so aus:

Oben drüber sieht man Weichen von K&F, die verbauen gleich ne Nummer fetter

[Nugget]

Trotzdem hätten die Widerstände eine bessere Wärmeableitung wenn sie mit Wärmeleitpaste auf eine Platine mit viel Kupfer geklebt worden wären. Bei LED Platinen und Spannungswandlern ist das schon Standard. Beim Lautsprecherbau wird das wohl deshalb nicht gemacht, weil nen zweiter Widerstand und ein kleiner Abstandshalter günstiger sind als ne ordentliche Platine mit viel Kupfer oder Alu drin.

[Jobsti]

Ich finde Vergleiche mit anderen Geräten hier immer sehr schwierig,
gerade da wir bei üblichen Geräten die Belastung recht genau ausrechnen können und diese auch dauerhaft besteht.
SpaWas ist auch wieder eigentlich ein ganz anderes Thema, diese sind oftmals auch ausgelegt für ein Betrieb im Bereich 90-100°C, siehe MoBos,
da kommt's auf jedes Grad weniger an und einfach mal 1-2 Spawas dazukloppen ist idR. nicht drin, da das riesen Aufwand beim Layout macht,
noch ne Schaltung davor sitzt (Phasen) und oftmals auch kein Platz über ist.

Bei einer Lautsprecherbox fahren wir nicht nur verschiedene Pegel, sondern haben auch dynamische, teils extrem dynamische Musik,
allgemein Signal mit viel Crestfaktor. Unbeständig, bei unterschiedlichen Temperaturen und Bedingungen, bei jedem fällt dies anders aus.

Die Keramikwiderstände werden primär an der Oberseite Heiß, ein Ankleben mit WLP oder WLK würde da nicht so mega viel bringen (außer direkt an eine Kühlkörper),
zumal die Platine jetzt die Wärme auch nicht so mega toll abführt. Auch wäre mit WLK ein Bauteiltausch im Fehlerfall echt ein Graus (jedenfalls wird mein WLK extrem fest).
Auch ist das Kupfer immer an der Unterseite, sprich mindestens 1,6mm FR4 ist hier erst mal dazwischen bevor das Kupfer kommt.

Das wäre hier halt sehr viel Aufwand, der mit Mehrkosten verbunden ist, für vielleicht gar keinen Vorteil. Und wenn's hart auf hart kommt, sind das auch nur wenige Cent Aufpreis für 2 statt 1 Widerstand, auf die paar cm mehr Größe kommt's bei einer Frequenzweiche zudem auch nicht an.

[Gast]

Sehe ich kein Problem hiermit, sieht man ja öfers:

it_wra20.jpg

In Röhrenamps verbaut man eher 1W oder 2W Typen mit zum U gebogenen Beinchen, die brechen ab und zu, bei fortgeschrittenem Alter oder sehr ruppiger Behandlung (repariere Ich sporadisch).

Mit 5W Zement oder mehr sollte man bei regulär bedrahteten Bauteilen deshalb eher darauf verzichten, diese nur an den Drähten freischwebend zu befestigen.

EDIT: Was nicht heißen soll dass man in Röhrengeräten keine größeren Widerstände findet, allerdings sind größere Typen als 2W Draht darin normalerweise mit entsprechender Expertise befestigt, also beispielsweise frei in Luft, aber mit kurz gehaltenen Anschlussdrähten an Lötleisten befestigt, Platine unter Widerstand ausgeschnitten, Hochlastwiderstand direkt am Gehäuse verschraubt, etc., aber normalerweise eben nicht nur an zu einem U gebogenen Drähten über einer Platine schwebend.

[Megaphon]

Da habe ich einige Experimente hinter mir. Mit der FR4 Platine kannste fast alles anstellen bis da überhaupt mal was passiert,
was als erstes eintritt ist, dass sich das Kupfer vom FR4 löst und als erstes "schmilzt", da darf man aber schon mehrere Minuten 450°C auf die CU-Schicht geben bis sich was löst.
Dass FR4 mal schwarz wird, oder wirklich anfackelt, da gehört mehr dazu als ein abgebrannter Keramikwiderstand,
denn das hatte ich schon schon öfters, das ist alles schwarz, kannste wieder abwischen und gut is

F4 ist extrem robust, auch gegenüber Hitze. Keine Diskussion. Aber geht's hier nicht um Selbstbau? Hast du jemals darauf hingewiesen das es F4 sein muss? Nein, hast du nicht, aber du legst die Weichen meist eh so aus dass das kein Problem ist. Aber hier geht's ja nicht um deine Kisten sondern um eine Eigenentwicklung.
Nicht jeder benutzt F4 sondern eben was grade da ist, oder? Probier das doch Mal mit den Lochraster Platinen oder ähnlichem Material. Die "braunen" Platinen werden für Zähigkeit mit Textilfasern gefertigt, die ganz billigen komplett ohne. Wenn die schwarz werden, kann man die mit den Fingern zerbröseln. Hast du ihn auf F4 hingewiesen? Klar, mit dem Argument sieht das anders aus. Das macht meinen Einwurf aber nicht falsch, oder?

Was Deine Beispielbilder übrigens sehr gut dokumentieren ist das die umliegenden Bauteile der gleichen hohen Temperatur ausgesetzt sind und grade Elkos äußerst schlecht vertragen. Das ist auch in amps relevant, da der ESR skyrockets.

Achso, die R werden übrigens nicht mehr"rotglühend" wie du weiter vorne schriebst, sondern im Regelfall platzt die Keramik auseinander und das war's.

Das passiert, wenn man die Rs extrem überlastet, 20W R mit 2kW, klar haut's dir die Teile um die Ohren. Bei einer langfristigen aber nicht katastrophalen Überlast, werden die Rs tatsächlich rotglühend, es sei denn sie werden einseitig gekühlt oder haben Wärme, die einseitig abgeleitet wird, wodurch mechanische Spannungen entstehen.
Wenn es dem Thread Starter darum geht, zu sparen, finde ich es jedenfalls erwähnenswert, dass es mehr Stellen gibt, auf die man achten muss weil es andere Sachen nach sich zieht.

@MAD hat übrigens völlig Recht, die Drähte geben auch sehr viel der Wärmeenergie ab.

Solche Spielchen gibt's aber auch, da kostet's nur die Kabelbinder
Der Platine ist das total egal.

Mag ja alles sein, du vergisst dabei aber leider die umgebenen Bauteile. Cs leiden darunter und der Isolierlack von LS freut sich auch keinesfalls darüber. Und egal wie groß die Widerstände dimensioniert sind, sie geben immer noch die gleiche Wärmeenergie ab.

mit Abstand zur Platine montiert (mit oder ohne Abstandshalter) oder es wird ein Ausschnitt unter dem Widerstand in die Platine gefräst. Durch beides werden Hitzepunkte vermieden und (bessere) Konvektion ermöglicht. Ich kann mir nicht vorstellen dass das seit 50 Jahren sinnloserweise so gemacht wird

Das ist eine sehr gute Praxis, es gibt keine Entschuldigung dafür, Heatspots zu designen. Vielen Leuten scheint eben auch nicht klar zu sein das durch hohe Temperaturen in Spulen und Kondensatoren auch die Power Compression unnötig er höht wird. Was nützt es, einen 700W Treiber statt dem 500W einzusetzen, wenn die PC früher einsetzt wegen der erhitzen Bauteile. Man hört dann nur "XYZ suxx".

@MAD: Das sehe ich genauso: Da spielen 3 Faktoren mit:

1. Es darf ja nicht sein, das jemand was besser gemacht hat als ich.

2. Wenn ICH es gemacht habe, dann MUSS es ja besser sein.

3. Niemand außer mir hat jemals Recht.

Okay, viele rutschen da dazwischen rein, weil sie Quelle xy als Referenz angegeben und sich darauf verlassen. Das ändert aber nichts.

Die Argumentation ist keinesfalls sinnlos, sondern einfach eine Sache der Auslegung.
Will man auf Nummer-Sicher gehen, macht das natürlich Sinn, da viel besser gekühlt wird.
Aber wie ich schrieb: Werden die R nicht an, oder über ihrer Belastungsgrenze betrieben, muss man das so nicht lösen
und ich persönlich bin der Meinung, dass man den Kram nicht so auslegen sollte, dass er am Limit betrieben wird. Wenn man die Kiste so ausliegt das alles am Limit liegt, dann hab ich einfach kein Mitleid wenn die Bude abbrennt.

[Jobsti]

Hast du jemals darauf hingewiesen das es F4 sein muss?

Hier im Forum schon seit mehreren Jahren predige ich und andere das, samt Beispielen was mit Hartpapierplatinen passieren kann, dazu
habe ich schon sehr oft folgendes Bild gepostet. Ich denke, gerade im roadtauglichen PA-Bereich muss man das nicht ständig widerholen.

Aber geht's hier nicht um Selbstbau?

Doch klar, aber was hat das damit zuzun? Platinen kann man sich selbst ätzen/fräsen, aber das gilt natürlich auch für übliche Lochraster, oder auch ungebohrtes Basismaterial.

Nicht jeder benutzt F4 sondern eben was grade da ist, oder?

Bin ich mir nicht sicher, bei HiFi vielleicht, bei PA wird idR. FR4 genutzt.
Aber wenn Bauteile so knapp ausgelegt werden, dass man hier kein Hartpapier oder Holz nutzen kann, muss dies der jeweilige Entwickler mit dazu-schreiben,
habe ich persönlich so bisher noch nie gelesen.


Also ich betone es noch ein mal:
- Vor allem bei PA sollte man FR4 nutzen, primär nicht zwecks Hitzebeständigkeit, sondern allgemeiner Robustheit. Finger weg von FR2/Hartpapier.
- Werden Bauteile ausgelegt, dass sie so mega heiß werden, muss der Entwickler Hinweise darauf geben.
- Bauteile sollten so ausgelegt werden, dass sie eben nicht heiß werden.

Und egal wie groß die Widerstände dimensioniert sind, sie geben immer noch die gleiche Wärmeenergie ab.

Je nach Belastung, je nach Bauart und Kühlfläche.

Mag ja alles sein, du vergisst dabei aber leider die umgebenen Bauteile. Cs leiden darunter und der Isolierlack von LS freut sich auch keinesfalls darüber. Und egal wie groß die Widerstände dimensioniert sind, sie geben immer noch die gleiche Wärmeenergie ab.

Bei Spulen liegt die Betriebstemperatur des Drahtes (bzw. des isolack) oft im Bereich 130-150°C, bei Folienkondensatoren im Bereich 100-150°C. Sehr selten auch ähnlich wie bei Elkos mit 85°C.
Wenn der R also nicht vernünftig ausgelegt wurde und PRESS am R sitzt, dann kann es durchaus sein, dass die Temperatur an einer Stelle überschritten wird,
ob dies tragisch ist und wie viel das aus macht, müsste man nachprüfen. Im Regelfall gibt's bei der Angabe noch keine Defekte, sondern die Kapazität überschreitet weit die Toleranz.
Der Cap auf dem erstem Bild aus Beitrag #86 hat jedenfalls keine Schäden (außer optisch die Folie) davongetragen.

Überlast, werden die Rs tatsächlich rotglühend

Keramik selbst glüht erst ab circa 650°C ganz leicht nach meinen Infos.
Würde gerne einen R sehen, der genau das aushält bevor er aufplatzt.
Ausschließen mag ich das nicht, gerne mache doch ein dokumentiertes Experiment, das sehe ich mir gerne an.
Wenn du magst kann ich das morgen/übermorgen auch mal schnell selbst machen.
Irgendwelche Wünsche, außer Widerstand auf den Tisch legen und nachgemessene Leistung drauf geben, samt Termpereaturüberwachung an der Oberfläche?
Ich selbst habe noch keine Glühenden auf Frequenzweichen gesehen, die waren immer alle vorher defekt.

Übliche Hochlastwiderstände sind für einen Temperaturbereich zwischen 200°C bis selten auch 350°C angegeben (dann oft aus z.B. Alu mit Kühlrippen), manche sogar nur 150°C.
Die IT und Mundorf 20W Keramikwiderstände sind angegeben mit 220°C und ±300 ppm/°C, in runder Bauweise teilweise sogar etwas mehr.
Die Mox wiederum nur 200°.
Dies entspricht der maximalen Einsatztemperatur, je höher die Temperatur, desto weniger ist der R belastbar.

Radiale Widerstände, also mit Abstand zum PCB sind oftmals höher belastbar, fallen kleiner aus, oder PPM fällt anders aus, hier sollte man einfach in's jeweilige Datenblatt schauen
Den großen Vorteil dieser Widerstände (Radiale), also mit Abstand zur Platine, sehe ich persönlich nicht in der, wie oft behauptet, besseren Kühlung,
oder um Hotspots zu vermeiden, sondern darin das PCB nicht zu beschädigen, falls man die Widerstände vollständig aus- oder sogar überlastet!


Schauen wir uns die Kennlinien an, sehen wir dass die volle Belastbarkeit vieler Keramik- und Moxwiderstände bis grob 75°C Betriebs- bzw. Umgebungstemperatur reicht,
darüber nimmt die Belastbarkeit ab. Wird der WAX25 z.B. bei 202°C eingesetzt, hat er nur noch eine Belastbarkeit von 2,5 Watt statt 25W.
Derating nennt man die Geschichte.
Bei 220° entspricht die Belastbarkeit dann 0W.
Hier glüht die Keramik auf keinen Fall, eher fackeln die Wicklungen ab.

Dennoch will ich nicht ausschließen, dass es auch welche mit ausreichend dicken Windungen gibt,
welche solch enorme Hitze entwickeln können, dass diese auch glühen.
Aber was juckt uns das? Das ist Betrieb WEIT außerhalb der Spezifikation. Wieso also soll ich irgendwas für den DAU-Betrieb auslegen?



ABER wir schweifen hier total ab, denn wenn ein R anfängt zu glühen, dann liegt definitiv ein Defekt vor, bzw. eine Fehlentwicklung.
Dies entspricht nicht dem üblichen, normalen Betrieb, somit bin ich der Meinung, dass man hier keine Vorkehrungen gegen treffen muss.
Betriebstemperatur von FR4 sind immer zwischen 140-250°C, so sollte man auch seine Schaltung auslegen, dass diese das möglichst nicht (dauerhaft) überschreiten,
auch wenn die Platine in der Praxis wesentlich mehr aushält.

Diese Temperatur nennt man (Tg) Glasübergangstemperatur und beschreibt in kurz, wann das material anfängt "Gummiartig", bzw. weich zu werden.
(Weich werden heißt hier nicht, dass es wie Maoam wird, sondern messtechnisch nicht mehr die volle Härte aufweist)
Bei FR-2 sind die oft 90-110°C (mega selten auch weniger), FR-1 dagegen 130°C.
Bei CEM1 etwas höher mit 90° und CEM2 fast wo FR-4 anfängt, also ca 120-145°. (Cem ist Papier mit Epoxy, aber mit etwas Glasfaser drin im Vgl. zu FR-2)

Fr1 und FR2 sind aber immer weniger zu finden, oft wird FR3 genutzt. FR5 gibt's auch, sieht man aber selten, eher FR-4 mit Zusatz wie "High Temp".
FR steht übrigens für Flammhemmend, also die Brandschutzklasse für selbstverlöschende Materialien.


Wer sich selbst Platinen aufbaut oder Weichen, der muss sowas wissen, man kann ja nicht alles vorkauen,
genau so muss man wissen, welchen Durchmesser man als Leitungen benutzt usw.
Aber hierfür ist ja das Forum da um sowas nachfragen und sich drüber austauschen zu können.


Zusatzinfos:
Ich nutze übrigens Fr-4 mit Tg 150.
Zersetzungstemperatur (Td) des Basismaterials liegt bei 350°.
Erst ab (grob) der Td bekommt das Material Schäden, da sich die chemischen Verbindungen anfangen zu zersetzen.
Diese Temperatur ist also noch weit oberhalb der maximalen Einsatztemperatur eines Widerstandes.

Wenn Tg überschritten wird, dann dehnt sich das Material leicht in der Z-Achse aus und verliert seine mechanischen Eigenschaften,
klaro, es wird weicher. Aber es gibt keine Haarrisse oder Defekte.
Bei solche Einfachen Frequenzweiche ist das also kein Problem, bei einem Mainboard sähe das gleich anders aus.



Mal alles zusammenfassend:

Betriebstemperatur von Fr-2 im Bereich 110° / Max Temp. bis Schaden entsteht 200-250°C
Betriebstemperatur von Fr-4 im Bereich 150° / Max Temp. bis Schaden entsteht 350°C

20W Axiale Keramikwiderstände für Direktmontage mit Auflage bis ~220°C
Spulen im Bereich 130-150° (Lack) und ab 105°C der Träger falls er aus ABS ist.
Kondensatoren 85°C bis 150°C (Folie im Schnitt 120°C, Elko 85°C)


Legen wir alles nach Norm aus, halten wir mit den Kondensatoren Abstand zum Widerstand und achten darauf,
dass kein R über 150°C heiß wird, ist er press am R dran, dann am besten unter 100° bleiben (berührt ja nur eine kleine Stelle)

Haben wir genug Abstand zu den Bauteilen, darf der R auch fast 130°C über seinen Maximalwert kommen, ohne, dass die FR-4 Leiterplatte Beschädigungen davonträgt, bei Fr-2 reicht's gerade so aus von der Temp.
Wie gut Luft leitet und welchen Abstand man nun zum Cap oder L haben sollte, wenn der R wirklich 220°C aufweist, darf gerne wer anders ausrechnen


Alles in allem sind wir also ziemlich im gelben bis grünen Bereich, sofern wir nix überlasten.
Wer so auslegt, dass Bauteile am absolut Limit arbeiten, der muss wesentlich mehr beachten als üblich;
wer etwas Headroom lässt, der muss quasi auf garnix achten.
Wer den Kram mit Überlast betreiben will, statt seine Bauteile gleich für Überlast auszulegen.... gerne, viel Spaß


Edit:
Kabelbinder aus Polyamid halten ganz grob 140°C mit voller Festigkeit aus, darüber dann je nachdem wie fest sie angezogen wurden,
die reine Schmelztemperatur liegt bei grob 220°C.***
Diese sind also eigentlich das schwächste Glied in der Kette wenn man R damit befestigt, egal welches Platinenmaterial man verwendet.
Spulenkörper aus ABS (wie bei LU von IT) haben eine Schmelztemperatur von rund 105°C, somit schmilzt der Träger lang bevor der Draht Schaden nimmt (Aber is ja egal, wenn geschmolzen und der Träger verformt nützt der Draht ja eh nix mehr...)


***
Wir sehen also, dass beide R aus dem letzten Bild aus Beitrag #86 weit über Limit waren und mindestens die maximalen 220°C geknackt haben.
Mit diesen (sicher mehr als) 220°C hat der Untere die Kabelbinder geschmolzen,
der Obere hatte gute 3x Überlast und damit ganz leicht den ABS Träger der Spule mit weich gemacht, welcher ab 105° schmilzt, aber im Abstand von weniger als 10mm.
Ganz klar sieht man hier auch, dass der Großteil der Wärmeentwicklung an der Oberseite vom R stattgefunden hat, bei beiden R erkennt man dies.

Der untere Widerstand ist übrigens so ausgelegt, dass er im Normalbetrieb mit 600W rms und 6dB Crestfaktor gut 15W abbekommt, der Obere 25W. (Risikospiel, ich weiß)
Angeklemmt war eine E800 im Dauerclip (kein Blink Blink, sondern Dauerrot) über mehrer Stunden.
Somit entfernen wir den Crestfaktor auf sagen wir 1dB und 500W, daraus ergibt sich eine Belastung des unteren R von mindestens 40W und 70W des Oberen.
Mehr als 3-fache Überlast, da darf auch mal der 10mm entferne ABS Träger der Spule weiche werden.

Wir können also davon ausgehen, jedenfalls in diesem Fall, dass die Widerstände weit von ihren 220°C bei 20W Belastung entfernt sind.
Die beiden zusehenden 6,8 Ohm, welche press aneinander sind, haben hierbei jeweils 19W gesehen, der 1,8 Ohm daneben, auch press dran, 30W.
Einsatz der beiden schwarzen Kisten war übrigens im Sommer in der prallen Sonne, somit war's in der Kiste auch recht warm

Kurzum: Betrieb weit oberhalb des Datenblattes, wenn auch "nur" durch Clip statt durch reine Überlast.
Die Bauteile machen sowas also problemfrei mit, die Befestigung in diesem Fall nicht.

Muss man jetzt also zwingend Weichen für solche einen Betrieb mit teils 3-facher Überlast auslegen?
Ich denke nicht Aber eine andere Befestigung statt Kabelbinder wäre schon die Lösung gewesen.

Das ist eine sehr gute Praxis, es gibt keine Entschuldigung dafür, Heatspots zu designen. Vielen Leuten scheint eben auch nicht klar zu sein das durch hohe Temperaturen in Spulen und Kondensatoren auch die Power Compression unnötig er höht wird. Was nützt es, einen 700W Treiber statt dem 500W einzusetzen, wenn die PC früher einsetzt wegen der erhitzen Bauteile. Man hört dann nur "XYZ suxx".

Die VC eines Lautsprechers wird weitaus heißer als eine Spule oder ein R am Limit.

Nehmen wir eine typische Spule aus dem TP in Reihe zum Chassis, sagen wir ne LU55 1,8mH mit 0,79 Ohm. bei 20°C.
Da das ABS bei 105° anfängt zu schmelzen, ist unser Betrieb über den Daumen bis sagen wir 80°C sinnvoll,
also einer Temperaturerhöhung von 60°C.
Der Wickel ist auf Kupfer mit mit einem Koeffizienten von 0,0039.
nun rechnen wir und kommen auf das Ergebnis von 0,975 Ohm

Heißt wir haben eine Erhöhung von 0,185 Ohm.
Bei 500W fallen an der Spule also 11,5W zusätzlich ab.

Rechnen wir das auf den SPL um, somit entspricht das circa 0,1dB.

Bei solchen Kisten nutzen wir aber keine 1mm LU55, sondern eher kleine Kernspulen wie HQ40,
diese haben nur 0,26 Ohm. machen wir die Rechnung ein weites mal, kommen wir auf
eine Erhöhung von 0,01423656 Ohm. In SPL also ein hauch von Nichts. (0,87W = 0,008dB)

Und ich persönlich finde, eine Spule mit 80°C ist schon zu warm.

Was Widerstände angeht, kann sich das jeder mit dem ppm/k selbst ausrechnen, das macht genauso wenig wie bei der LU aus.
Ok kurz drübergerechnet, 3,9 Ohm als Rs bei 220°C und 300 ppm/k ergibt 4,2 Ohm, bei -30° 3,6 Ohm.
Meine Empfehlung wäre innerhalb der 5% Toleranz zu bleiben, also max 145°C = 4,1 Ohm
Oder R mit kleinerem ppm/k nutzen, gibt's ja sogar mit nur 50 ppm/k, wenn man's halt braucht


Kondensatoren gibt mit positivem und negativem Temperaturkoeffizienten Tc, aber es gibt auch welche ohne diesen,
diese ändern ihre Kapazität somit nicht (NPO) innerhalb ihrer Arbeitstemperatur T.
Elkos z.B. verringern ihre Kapazität mit steigender Temperatur.
Im normalen Arbeitsbereich, also die Datenblattangabe der Temperatur, verändert sich der Wert (so gut wie) nicht.


Anm.:
Nochmal zu den Widerständen. Gehen wir davon aus, dass die Kennlinie ab 75°C abfällt und dies theoretisch hieße,
220°C würden der vollen Belastung von 20W entsprechen, wäre unsere Wärmeentwicklung des R bei rund 50° (Sommer, Sonne auf schwarze Kiste) in der Box
bei 195°C. Nur grob gesponnen. Da ich nun aber selbst neugierig bin, werde ich dies die Tage mal nachmessen, ich denke wir bleiben da sogar noch ne ganze Ecke drunter!



So, das war jetzt ganz schön viel Input, ich hoffe der ein oder andere nimmt daraus was mit.

[Jobsti]

Heute nachgemessen:

Wärmesonde unter den R (lag also press auf), seitlich an den R und auf den R oben drauf.
Jeweilig mittig positioniert, hier sind nachgemessen die heißesten Punkte. Nur 2-3 cm nach vorne/hinten verringert gleich um 10-20°C.
Dabei habe ich haargenau 20W DC per Labornetzteil draufgegeben.

Nach 10-15 Minuten ist die Max Temperatur erreicht.
Diese entspricht:
Oben: 240°C
Seite: 234°C
Unten 234°C (wenn wenig Füllung, dann auch 240°C)

In 10mm Abstand zur heißesten Stelle: 78°C (oben drüber gemessen)
Somit auch kein Problem mit ABS Spulenträgern oder Kondensatoren wenn diese nah dran sind,
hier muss also schon extreme Überlast anliegen.

Das heißt, bei absolut voller Auslastung, allerdings mit DC, kommen wir knapp über den Wert aus dem Datenblatt.
Eine FR-4 nimmt hier noch keinen Schaden, bei einer FR2 kann's kritisch werden.

Schwarz wird hierbei noch garnix, hab den Widerstand erst auf einem Holzbrett gehabt, danach auf einer FR2,
rein optisch keine Schäden.

Den Widerstand habe ich kalt und bei 220°C nachgemessen,
zu meinem Erstaunen gab's nur eine Änderung von 0,02 Ohm.
Die PPM/K laut Datenblatt zählen somit wohl erst außerhalb des angegebenen Temperaturbereichs.

Jetzt zur Praxis:
Auf einer Frequenzweiche haben wir
- keine dauerhafte Belastung vom Widerstand
- Kein DC, sondern AC
- Keine lineare/konstante Belastung, da unser Verbraucher ne Impedanz hat.

[Jobsti]

Überlastmessungen:

Diese habe ich nur an der Oberseite und teilweise Unterseite durchgeführt, Unterseite aber etwas ungenauer.
Bevor die Leistung erhöht und Werte abgelesen wurden, habe ich jeweils ca 5 Minuten heizen lassen.

31,21W = 330 °C
36,05W = 384 °C <- Ab hier wird das Holz leicht dunkel
40,15W = 416 °C / 363 °C Unterseite <- Holz raucht
45,00W = 446 °C / 400°C <- Genau hier war er tot, gerissen von links nach rechts.

Von Glühen keine Spur, das ist von den 650°, ab wann Keramik glüht, noch weit entfernt.
Belastung und Erwärmung sind also circa ähnlich, hieße für 650°C müssen hier grob 65-70W drauf.
Wir können den Widerstand also um 50% Überlasten, ohne dass eine FR-4 Platine Schaden nimmt.
Ein Defekt tritt erst oberhalb der doppelten Belastung ein.

Edit:
Habe da mal ein separates Thema draus gemacht, bitte dort drüber weiter diskutieren. Danke.
viewtopic.php?f=35&t=8387

[pa_dingsda]

Wenn ich das ganze mit 6dB Crest simuliere, komme ich auf einen Max Wert von 17W vom 10R (Parallel) und 15,5W vom 3,9 R (Reihe).
Mit 3dB Crest 35W und 31W, allerdings unterhalb 1kHz.
Jeweils mit 120W rms 8R.

DU solltest mit 20W Widerständen also keine Probleme haben, willst du auf Nummer-Sicher gehen,
nimm jeweils 2 Stück, also 40W.
Achso, habe mal mit nem RCF 1,4"er simuliert.


power_lpad.png



Als Kondensator würde ich mindestens 33µF nehmen, damit der dir nicht in's Handwerk Pfuscht.
Da der als C1 aber recht groß ist, würde ich parallel zu diesem einen 0,1 oder 0,01µF als sogenannten Glimmercap schalten.

Mit 3dB Crest schaut die Geschichte dann so aus:


power_lpad_2.png


Mit 6dB Crest, was eher der Praxis entspricht, ist der Peak bei 13,2W, bzw. oberhalb 1kHz nur 11,84W

Die Widerstände werden mehr oder weniger heiss und können auch was ankokeln. Biege die so, dass die oberhalb der Platine stehen.

Wenn man seine Widerstände so auslegt, dass diese heiß werden, hat man ganz klar unterdimensioniert.
Übliche Platinen haben auch mit 140°C keine Probleme, ist dein R so heiß, isser schon tot.

Klar kann man Widerstände nutzen, welche hoch stehen und somit auch an der Unterseite gekühlt werden,
ich persönlich finde das Unsinn, einfach licht überdimensionieren uns gut is.
In diesem Fall hier sollte er mit 20W absolut keine Probleme haben, solange da nicht minutenlang ein Feedback drüber geht.

Wiederstände gehören press auf die pcb.
Die Wärme Leitfähigkeit einer pcb ist deutlich höher als Luft.
Dass sind Grundlagen von pcb Designs,
Bauteile werden niemals mit Abstand verlötet die pcb ist im Normalfall auch deutlich toleranter was Hitze angeht.
dass einzige Problem von heißen wiederständen ist dass sie sich selbst auslöten.
Viele Grüße

[TomTo]

UPDATE:


Nach gut 4? Wochen sind nun alle Teile endlich mit dem Lieferdienst eingetroffen und ich konnte den Spannungsteiler zusammen bauen

So schaut es nun aus:

Zu sehen ist hierbei der 100W Widerstand (3,9 Ohm - Reihe) und 50W Widerstand (10 Ohm - parallel), welche auf einem Aluminiumprofil fest verschraubt worden. Darunter befindet sich entsprechend die WLP, so das die Wärme auf den gesamten Block abgeführt werden kann. Es mag zwar etwas übertrieben wirken, mir sind die paar zusätzlichen Euro aber das gute Bauchgefühl Wert
Die Kondensatoren wurden auf einer Platine fest verleimt und entsprechend verlötet. Die Platine "schwebt" wiederum mittels Abstandhalter auf dem Aluminiumprofil.

Im Gehäuse habe ich alles wiederum mit Abstandhaltern verbaut, so dass das Aluminiumprofil auch größtmöglich Wärme abtransportieren kann.

Messungen:

Ziel war ja hierbei, dass mir die Kondensatoren nicht den F-Gang von der elektrischen Trennung versauen. Und das ist meiner Meinung nach auch super gelungen!
In der Messung habe ich vorsichtshalber mit BUT48 bei 200Hz getrennt! Der pinke Graf zeigt hierbei die Messung mit L-PAD und Kondensator, der gräuliche Graf ohne Trennung direkt am Verstärker. (Lautstärkeunterschiede von 5,5dB bereits ausgeglichen!)

Hörneindruck
Ich bin mit dem Ergebnis zu 200% zufrieden! Das Grundrauschen ist praktisch nicht mehr hörbar und trotzdem klingt der HT grundsätzlich völlig unverändert! Es ist genau so geworden wie ich es mir vorgestellt habe!
Daher einen großen Dank an die Community

Sobald es die Temperaturen wieder zulassen, werden die Tops und Bässe mal Outdoor vernünftig messen und einstellen. Bisher sind leider nur "Quick&Dirty-Messungen" im Lager möglich, wo auch noch die ganzen Anhänger überwintern und für ordentlich Reflexionen sorgen

So schaut es erstmal aus:
Der HT wurde bei 1260Hz But 24 getrennt, der TT irgendwo um 890Hz But 24 und nach unten bei 180Hz But 24.