Kann ein Netzteil groß genug sein?

Es ist eine alte Erfahrung aller Entwickler, dass Netzteile einen erheblichen Einfluss auf den Klang aller Komponenten von High-End-Anlagen haben, seien es Vorstufen mit geringer Leistungsaufnahme oder große Endstufen. Und die Erfahrung lautet: viel hilft viel. Um so größer der Trafo, um so größer die Elkos (und das ist wörtlich zu nehmen) um so besser wird der Klang.

Hier mal der Versuch, in wenigen Worten eine mögliche Erklärung zu geben.

Ein Netzteil besteht im Prinzip aus der Quelle (also der Steckdose :-)), einem Transformator, dem Gleichrichter und dem Siebelko.

Warum kann ein Netzteil nicht groß genug sein?

Die Ströme, die in den Zweigen fließen sind pulsförmig, da der Kondensator nur nachgeladen wird, wenn die (fast sinusförmige) Ausgangsspannung des Trafos größer ist, als die Spannung des Kondensators. Während der Zeit des Ladens leiten die Dioden natürlich und der Verstärker ist mit dem Netz verkoppelt. In der Zeit, in der kein Strom durch die Dioden fließt, ist der Verstärker vom Netz entkoppelt, also quasi wie von einem Akku ( hier der Elko) gespeist. Das ideale Netzteil mit unendlich großem Trafo und unendlich großem Elko würde den Elko nur mit einem einzigen unendlich hohem und unendlich kurzem Strompuls laden und danach den Verstärker unendlich lange aus dem Kondensator speisen. Das ist Akkubetrieb und stellt den Idealfall der Versorgung aller High-End Komponenten dar. Alle Komponenten wären völlig entkoppelt voneinander. Und diesem Ideal wollen wir möglichst nahe kommen.

Diese Erklärung ist stark vereinfacht und damit wie jede einfache Erklärung im Detail falsch. Sie läst den Einfluss der Streuinduktivitäten und damit der Schaltresonanzen und ihren Einfluss auf die Stromschaltzeiten außer Acht. Auch das Spektrum der mit dem Laststrom modulierten Strompulse und seinen Einfluss auf andere Komponenten möchte ich hier nicht betrachten. Letztendlich führt diese vereinfachte Erklärung aber zum Ziel. Und nur das soll hier zählen.

In der Realität ist die Zeit, in der Ladestrom fließt leider nicht unendlich kurz, sondern endlich lang und wiederholt sich mit einer Frequenz von 100Hz. Der Grund liegt im Innenwiderstand des Ladekreises, bestehend aus dem Widerstand des 230V Netzes Rnetz, des Trafos (Rprim und Rsec), der Dioden und des Elkos (ESR). In dem Schaltbild habe ich mal die typischen Werte einer 10m langen 1,5qmm Netzleitung (ab Sicherungskasten), eines 320VA Ringkerntrafos und eines sehr guten Elkos eingetragen.

Die Anteile der einzelnen Widerstände kann man besser werten, wenn man sie alle in den Sekundärkreis transformiert.

In dem sekundärseitigem Ersatzschaltbild sieht man ganz deutlich, dass die Netzleitung (fast) keinen Einfluss hat, sondern in diesem Fall der Transformator mit seinem Innenwiderstand den wesentlichen Anteil hat.

Die Idee auch für einen Vorverstärker einen großen Transformator mit mehren 100VA und große Elkos zu nehmen scheint also eine gute zu sein.

Und wenn man weiß, dass der ESR eines Elkos fast direkt proportional zu seinem Volumen ist (und kaum von der Kapazität und der Spannungsfestigkeit abhängt), dann weiß man, hier hilft nur Masse.

 

Gibt es nun eine technisch sinnvolle Grenze des "Größenwahns"?

Ich denke ja. Diese ergibt sich aus dem typischen Laststrom und dem dynamischen Innenwiderstand der Gleichrichterdioden. Dieser liegt im Bereich (je nach Strombelastung) von 5mR bis 30mR (pro Diode) für typische Hochleistungsdioden (z.B MBR2045,MBR3045) und es macht aus meiner Sicht wenig Sinn, den Innenwiderstand des Transformators deutlich kleiner zu machen. Das ergibt immerhin Ringkerntransformatoren von 1-2 kVA. Als Faustformel für die Siebelkos kann man 10mF / 1Aeff Lastrom als maximalen sinnvollen Wert ansetzen (100W/4R = 50mF, 200W/4R = 70mF ....). Das ist schon ganz imposant und für den Geldbeutel eine echte Herausforderung. Aber wie immer im High End kostet das letzte Quäntchen Klang das letzte Hemd, wenn man denn will. Ein guter Kompromiss ist Ansichtssache, aber ein Trafo mit 3-5 facher Nennleistung der Ausgangsleistung des Verstärkers scheint mir schon ganz üppig.

 


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