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.
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Für ein störgeräusch- und brummschleifenfreies Pedalboard sind galvanisch getrennte und einzeln geregelte Netzteilausgänge notwendig, die „normalerweise“ bzw. bis jetzt spezielle und teure Netztransformatoren erfordern.
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Dabei verringert sich die notwendige Größe des Transformators mit der tiefsten zu übertragenden Frequenz.
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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 (würde, beispielsweise, die Ausgangsspannung des Schaltnetzteils jede Millisekunde nachgeregelt, ist mit einer Störfrequenz von 1 kHz zu rechnen). 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:
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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).
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Im eigentlichen Pedalboard-Mehrfachnetzgerät wird die Gleichspannung aus dem „Speisenetzteil“ wieder in ein Wechselstromsignal höherer Frequenz (z. B. 60 kHz) umgewandelt und damit einer oder mehrere kleine Übertrager angetrieben. Dieser oder diese Übertrager können wegen der höheren Frequenzen sehr klein sein und haben dann mehrere, galvanisch getrennte Sekundärwicklungen.
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An deren Sekundärwicklungen befinden sich jeweils Graetz-Brücken (vorzugsweise mit Schottkydioden, um die Spannungsverluste klein zu halten), und einer „klassischen“ Netzteilschaltung mit Längsregler.
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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 6.1. zeigt im Überblick die Funktionsweise des Gerätes:
Abb. 6.1: Prinzipieller Aufbau eines Mehrfachnetzteils 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 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 Graetz-Brücke 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)