Strom­versorgung auf Pedalboards

Nachtrag – Mehrfach-Schaltnetzteile mit galvanisch getrennten Ausgängen

Kapitelinhalt:[  Überspringen ]

Ein Artikel auf FSB – Beschreibung des Konzepts

Nachdem in den bisherigen Teilen des Artikels zur Strom­versorgung auf dem Pedal­board technische Hinter­gründe und bisherige Lösungen beschrieben wurden, hat sich in den letzten Jahren etwas geändert (oder es hat sich erst jetzt bis zum Autor herum­gesprochen ;-).  Für das Problem der „brumm­schleifen­freien“ Versorgung vieler Boden­effekt­geräte gibt es – in einer respektablen Zahl von Pedal­board-Mehrfach­netzteilen – einen neuen Lösungs­ansatz:  Es werden kleine, mit hohen Frequenzen (im Ultraschall­bereich) betriebene Trans­formatoren verwendet, um mehrere Bodeneffektgeräte über galvanisch getrennte Ausgänge zu versorgen. 

Das Prinzip dieser Mehrfach­netzteile leitet sich aus folgenden Über­legungen ab. 

  • Für ein störgeräusch- und brummschleifen­freies Pedal­board sind galvanisch getrennte und einzeln geregelte Netzteil­ausgänge not­wendig, die „normaler­weise“ bzw. bis jetzt spezielle und teure Netz­trans­formatoren erfordern. 

  • Dabei verringert sich die not­wendige Größe des Trans­formators mit der tiefsten zu über­tragenden Frequenz.

  • Die Störgeräusche, für die Schalt­netzteile bekannt oder berüchtigt sind, entstehen weniger durch die (für einen kleinen Trans­formator not­wendige) hoch­frequente Taktung, sondern durch den Regel­algorithmus des Schalt­netz­teils – die reziproke Zeitkonstante der Regelung, d. h. die Häufigkeit, mit der die Ausgangs­spannung nach­geregelt wird, entspricht in etwa der Stör­frequenz.  Ein Hoch­frequenznetzteil ohne Regelung könnte so mit weniger Stör­geräuschen arbeiten. 

Daraus lässt sich schon fast das Konzept eines Mehrfach­netzteils mit galvanisch getrennten Ausgängen für Pedal­boards ableiten: 

  • Es gibt ein „Basis / Speise / Erst“-Netzteil (außerhalb des bzw. vor dem eigentlichen Pedal­board-Mehrfach­netz­gerätes) mit einem mit einer stabilen Gleich­spannung (z. B. 18 V), das auch relativ große Ströme (u. U. mehrere Ampere) stabil liefern kann. 

    Ein solches Netzteil ist als Massenprodukt verfügbar und kann daher billig zugekauft werden (das könnte z. B auch ein Laptop­netzteil sein). 

  • Im eigentlichen Pedal­board-Mehrfach­netz­gerät wird die Gleich­spannung aus dem „Speise­netzteil“ wieder in Hoch­frequenz um­gewandelt und damit einer oder mehrere kleine (Hoch­frequenz)-Über­trager angetrieben.  Dieser oder diese Über­trager haben dann mehrere, galvanisch getrennte Sekundär­wicklungen. 

  • An deren Sekundär­wicklungen befinden sich jeweils Graetz­brücken (vorzugs­weise mit Schottky­dioden, um die Spannungs­verluste klein zu halten), und einer „klassischen“ Netzteil­schaltung mit Längs­regler. 

  • Wird eine größere und  oder einstellbare Ausgangs­spannung gewünscht, könnte man beispielsweise zwei Sekundär­wicklungen in Serie schalten und / oder die verschiedenen Ausgangs­spannungen über einen Step-Up-Konverter bzw. Sperr­wandler erzeugen. 

Auf der Tüftel / Reengineering / Nach­bastler-Seite FSB [ 1 ] wurde ein japanischer Artikel [ 2 ] verlinkt und übersetzt, in dem ein solches Gerät – das MXR mini iso brick – aus­einander­genommen, fotografiert und in Teilen die Schaltung ausgelesen wurde.  Die folgende Abbildung 1.  zeigt im Über­blick die Funktions­weise des Gerätes: 

Schaltskizze

Abb. 1: Prinzipieller Aufbau eines Mehrfachnetzteil mit HF-Über­tragern und galvanisch getrennten Ausgängen.  Die Schalt­skizze orientiert sich an den Dar­stellungen (gut shots etc.) eines MXR mini iso brick, gefunden auf der Nach­bastler­seite freestompboxes.org

Begonnen wird mit der linken Seite der Abbildung – sie zeigt, wie die primärseitige Wicklung des Über­tragers von einer MOSFET-Gegentakt­endstufe mit einem gegen­phasigen Signal von 60 kHz angesteuert wird.  Im oben genannten Thread auf freestompboxes.org, wird mit Oszillo­gramm­bildern gezeigt, dass der Über­trager mit relativ sauberen Rechteck- bzw. trapez­förmigen Signalen (ohne Pulsweitenmodulation) angesteuert wird. 

Sekundär­seitig verfügt der Über­trager vier Wicklungen mit einer Ausgangswechsel­spannung von je 12,8 V (Spitzenwert des trapezförmigen Signals) und eine mit einer Ausgangs­wechsel­spannung von etwa 25 V.  Die vier erstgenannten Sekundär­wicklungen sind mit einer normalen Schaltung aus Graetz­brücke mit Schottky­dioden, Puffer­kondensatoren und einem Längs­regler verbunden, während die letzt­genannte Sekundär­wicklung mit der höheren Ausgangs­spannung einen regel­baren Step-Up-Konverter treibt.  Dessen Ausgangs­spannung wird über einen umschalt­baren Spannungs­teiler in den regel­baren Step-Up-Konverter zurück­geführt – der Anwender kann durch Um­schalten dieses Spannungs­teilers die Ausgangs­spannung auf 9 oder 18 V festlegen.  Die Ausgangs­spannung des Step-Up-Konverters wird noch einmal über einen Längs­transistor geglättet. 

Fazit

Manchmal gibt es nichts lang­weiligeres als ein gelöstes Problem – diese letzte Seite des Artikels zur Strom­versorgung auf dem Pedal­board ist deswegen erfreulicher­weise etwas kürzer ausgefallen.  Sollte das Konzept des hier vorgestellten Gerätes (und einem Menge anderer Geräte, die es da gibt) funktionieren, dann ist es wohl gelungen, ein Problem, mit dem sich die Fach­welt jahrzehnte­lang herum­geschlagen hat, zu lösen. 

Das ist schön und ein guter Grund, diesen Artikel zu beenden …

Referenzen

[ 1 ]
MXR mini iso brick; freestompboxes.org > Circuit Analyses > Modern Stompbox Effects (1975 – …); 18. 10. 2020;
siehe: https://www.freestompboxes.org/viewtopic.php?f=1&t=30926&p=282680&hilit=MXR+mini+brick#p282680 .
(zurück zum Text)

[ 2 ]
MXR Mini Iso-Brick-Analyse – Garesutas DIY-Tagebuch (MXR mini iso-brick の解析 – がれすたさんのDIY日記 ); 18. 10. 2020; siehe: https://gsmcustomeffects.hatenablog.com/entry/2020/10/18/022146 .
(zurück zum Text)