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Leistungsmessungen von Audio-Verstärkern

Merkmale, die für hohe Qualität und eine lange Lebensdauer sprechen

Wenn man den Wert einer Endstufe beurteilen will, dann gibt es verschiedene Kriterien. Da wären z.B.:

  • Ausstattung also Filteroptionen usw.
  • Abgegeben Leistung
  • Klang
  • Kühlungskonzept
  • Verarbeitungsqualität

Da die beiden letzten Kriterien weder im Werbeprospekt noch auf der Verpackung stehen, soll auf diese Sachen etwas näher eingegangen werden.

Qualitätsmerkmale

Kühlung

Analoge Verstärker produzieren viel Wärme.

Man unterscheidet bei Endstufen zwischen aktiver und passiver Kühlung.

  • passive Kühlung

Soll Verlustwärme abgeführt werden, ist ein massiver Kühlkörper vorteilhaft, dessen dynamisches Temperaturverhalten dafür sorgt, dass bei Volllast mittlerer Dauer noch keine Überhitzung entsteht. Hier zählt die Masse.

Die Geometrie entscheidet anschließend über die Temperaturverhältnisse bei längerer Nutzungsdauer.
Entscheidend ist dann eine möglichst große Oberfläche, die sich nur durch Kühlrippen realisieren lässt.
Als positives Beispiel wäre hier die alte ESX Q-Serie zu nennen.

Die Dimensionierung des Gehäusekühlkörpers lässt sich per Ferndiagnose eigentlich nur am Gewicht der Endstufe abschätzen, da das Gewicht einer Endstufe maßgeblich vom Gehäuse (Kühlkörper) bestimmt wird.
Ein massiver Kühlkörper sorgt somit für eine geringere thermische Wechselbeanspruchung der Elektronik und verhindert stärkere Temperaturgefälle innerhalb des Gerätes.

Der Kühlkörper besteht aus Aluminium und ist mit der größte Kostenfaktor bei der Herstellung einer Endstufe.
Aufgrund der Preisentwicklung von solchen Rohstoffen wird heute gerade bei vielen billigen Geräten leider gespart.

Kühlkörper von Endstufen

  • aktive Kühlung

Es genügt nicht einfach, irgendwo einen Lüfter in die Endstufe zu bauen, es sei denn man hat es sich zum Ziel gesetzt die Platine in kürzester Zeit mit Staub usw. zu füllen. Sinnvolle Ausnahmen sind spezielle Tunnellüfter, die Luft durch einen separaten Kanal leiten, welcher wiederum thermisch auf kurzem Wege mit den Leistungshalbleitern verbunden ist, z.B. die Twister Serie von Audio System.

Die Platine als Bauteileträger.

Die Platine nimmt ebenfalls weder Einfluss auf den Klang noch die Leistung, jedoch erheblichen Einfluss auf die zu erwartende Lebensdauer.

Thermische und mechanische Wechselbeanspruchungen machen dem Verstärker das Leben im Fahrzeug nicht leicht. Hohe Ströme, Erschütterungen oder Mikroschwingungen in getakteten Netzteilen bewirken bei herkömmlichen Hartpapier/Pertinax-Platinen früher oder später Ausfälle, oft mit Folgefehlern. 
Die Verwendung von doppelseitig kaschierten Epoxyd-Platinen sorgt für eine erheblich höhere Lebensdauer. Zudem ist man damit in der Lage, auf Drahtbrücken zu verzichten und für ein besseres Platinenlayout zu sorgen.

Platinen von Endstufen

Bei dem Platinenaufbau unterscheidet man zwischen dem Platinenmaterial und der Anzahl der Kupferkaschierungen.

Bild 1-4 billige, bereits durchgebogene, einseitig kaschierte Hartpapier bzw. Pertinax Platinen

Bild 5-8 formstabile, einseitig kaschierte Epoxy-Platinen

Bild 9-12 formstabile, doppelseitig kaschierte Epoxy-Platinen

Wenn einseitig kaschierte Platinen verwendet werden, erkennt man das auf den ersten Blick an den vielen Drahtbrücken. Ob zudem die billigen Hartpapier- oder Pertinaxplatinen verbaut wurden, erkennt man an der Farbe des Materials, wo sie gesägt bzw. gebrochen sind, meist orange bis hellbraun. Oft sind diese Platinen bereits durchgebogen. Epoxy-Platinen wirken, wenn sie unlackiert sind, meistens etwas durchsichtig und bei genauem Hinsehen ist eine rechteckige Gewebestruktur erkennbar.

Bei den beidseitig kaschierten Platinen kann man auf Drahtbrücken eigentlich verzichten. Es gibt nur wenige Ausnahmen, wo trotzdem Drahtbrücken verwendet werden, dann aber hauptsächlich in Bereichen wo hohe Strome fließen also meist im Primärteil des Netzteils. Diese Drahtbrücken dienen dann der Querschnittsvergrößerung und sollen Spannungsabfälle reduzieren.

Der Vorteil der doppelseitig kaschierten Platinen liegt jedoch weniger im Verzicht auf die Drahtbrücken als viel mehr an der sehr haltbaren Lötverbindung. Bei der industriellen Fertigung werden die obere und untere Kupferfläche mittels Durchstanzen verbunden, dabei entsteht ein hohler Kupferzylinder, in den nun das Bauteil geführt wird und welcher beim Verlöten komplett mit Lötzinn verfüllt wird.

Die hohe Festigkeit kommt somit durch die Lötverbindung innerhalb dieser zylindrischen Anordnung zustande.

Ein Beispiel, was den qualitativen Unterschied bei Platinen recht gut trifft, wäre die Karosserie bei PKW´s. Die Wahl zwischen einem 20 Jahre alten, vollverzinkten Audi und einem **** aus dem selben Baujahr, sollte eigentlich nicht wirklich schwer fallen.

Die beiden Bilder zeigen eine billige, einseitig kaschierte Hartpapier-Platine, bei der bereits einige Lötstellen gebrochen sind.

Ebenfalls ist gut zu erkennen, dass durch die kostengünstige Industrie-Wellenlötung nur sehr wenig Zinn an den Lötflächen aufgetragen wurde.

Ein weiterer Vorteil bei den doppelseitigen Platinen besteht in der Möglichkeit, elektronische Bauteile auch von der Bestückungsseite tauschen und neu verlöten zu können.

Die Technik macht also den Unterschied.

  • Großzügig dimensionierte PWM-Netzteile,
  • Lautsprecherschutzschaltung über Trennrelais,
  • Widerstandsnetzwerke mit Toleranzen <1%,
  • Folienkondesatoren im Signalweg,
  • kompakte Bauweise in SMD-Technologie,
  • Massive Stromanschlüsse,
  • gekapselte Potentiometer,
  • geschraubte Cinch-Buchsen

usw. sind Sachen, für die es sich lohnt, Geld auszugeben.