Was versteht man bei Endstufen unter Dauerbelastbarkeit? (Consultant Courier)


Wie bei den meisten Audiogeräte gibt es auch bei Endstufen eine Menge technischer Daten, die helfen, die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Produkts zu beurteilen. Ein einzelner Parameter kann dabei nie die gesamte Performance abbilden. Um festzustellen, ob eine Endstufe tatsächlich den Anforderungen genügt, ist es daher wichtig, alle Angaben zu berücksichtigen.

Maximale Leistung

Die meisten Hersteller, darunter auch QSC, geben sowohl die maximale Leistung (auch „Spitzenleistung” oder „Peak-Leistung”) und die Dauerleistung (oder „Dauerbelastbarkeit“) ihrer Endstufen an. Bei QSC Endstufen wird die maximale Leistung folgendermaßen gemessen:

  • Der Wert kurz vor Übersteuerung
  • beim Betrieb eines einzelnen Endstufenkanals
  • mit einem 20 ms Sinus-Burst bei 1 kHz
  • bei der Nenn-Impedanzlast des angesteuerten Kanals

Zwar kann die Endstufe diese Leistung nicht durchgängig über längere Zeit halten, jedoch ist die maximale Leistung ein guter Indikator dafür, wie eine Endstufe Transienten und kurze Spitzenpegel verarbeitet. Die maximale Leistung wird normalerweise durch einen (oder mehrere) der folgenden Endstufenparameter beschränkt: die maximale Spannung der Endstufe, die Belastbarkeit der Spannungsversorgung oder die maximale Stromstärke der Ausgangsstufe. Temperaturbedingte Einschränkungen spielen bei der maximalen Leistung meist keine Rolle.

Dauerleistung

Das Wärmemanagement ist jedoch die wichtigste Eigenschaft, wenn es um die Dauerleistung geht. „Dauerleistung” meint in diesem Zusammenhang den dauerhaften Betrieb der Endstufe bis hin zu dem Punkt, an dem das Temperaturgleichgewicht erreicht wird - das heißt, bis zu dem Punkt, an dem die Endstufe die Ausgangsleistung nicht mehr beschränken muss, um eine sichere Betriebstemperatur zu gewährleisten. Bei QSC Endstufen wird die Dauerleistung folgendermaßen gemessen:

  • die Ausgangsleistung bezogen auf die angegebene Nennleistung
  • beim Betrieb aller Endstufenkanäle
  • mit einem kontinuierlichen Sinussignal
  • bei der Nenn-Impedanzlast der Kanäle

Die Dauerleistung gibt somit an, welche Leistung die Endstufe tagein, tagaus liefern kann, über Jahre hinweg. Um die Leistung zu ermitteln, die die Endstufe sicher und kontinuierlich liefern kann, ist es wichtig, dass die Endstufe im laufenden Test nicht ausgeschaltet wird, und dass das Audiotestsignal permanent, ohne Unterbrechungen anliegt. Hierbei begrenzt die Endstufe aus Sicherheitsgründen ihren internen Temperaturanstieg. Da Hitze der größte Feind für den dauerhaften zuverlässigen Betrieb elektronischer Geräte ist, ist ein umfangreiches Wärmemanagement der Schlüssel für die lange Lebensdauer einer Endstufe.

Gutes Wärmemanagement für maximale Lebensdauer

Bei der Installation von Endstufen tragen zwei wesentliche Schritte dazu bei, die Betriebsdauer ohne zusätzliche Kosten zu erhöhen. Der erste ist eine optimale Belüftung: Saubere, frei zirkulierende Luft mit geringer Feuchtigkeit ist entscheidend. Um eine angemessene Leistung der Klimaanlage im Technikraum sicherzustellen, ist es wichtig, die Wärmebelastung am Veranstaltungsort korrekt einzuschätzen. Als zweites sollten die Endstufen mit der am Veranstaltungsort höchstmöglichen Versorgungsspannung (bis zur maximalen Obergrenze von 240 VAC) betrieben werden. Mit einer höheren Versorgungsspannung lässt sich die gleiche Endstufenleistung bei geringerer Stromstärke erzielen. Die Gesamtbelastung der Strominfrastruktur am Veranstaltungsort kann so verringert werden. Außerdem läuft das Netzteil der Endstufe mit höheren Spannungen effizienter, wodurch sich der Wärmeverlust wesentlich verringert.

In der folgenden Grafik sehen Sie den Versorgungsstrom bezogen auf die Endstufenleistung für drei typische Versorgungsspannungen. Beachten Si, dass die Eingangsstromstärke bei einer Netzspannung von 120 VAC für eine Ausgangsleistung von ca. 2500 W bereits 30 A übersteigt. Bei 230 VAC hingegen übersteigt die Eingangsstromstärke 30 A erst bei einer Ausgangsleistung von ca. 5500 W. Eine höhere Netzversorgungsspannung erhöht zudem nicht nur die Effizienz der Endstufe, sondern vermeidet auch plötzliche Spannungsabfälle im Netz, die die maximale Ausgangsleistung weiter einschränken.

Die nächste Grafik zeigt die Leistung der CX-Q Series CX-Q 4K8 und CX-Q 8K8 Endstufen von QSC in einem Dauerleistung-Test. Es werden nur die ersten 17 Minuten des Tests dargestellt, da die Endstufen in dieser Zeit ihr Temperaturgleichgewicht erreichen und sich nachfolgend keine substanziellen Änderungen ergeben.

Beide Endstufen werden mit hoher Impedanzlast bei 100 V mit 600 W (CX-Q 8K8) bzw. 300 W pro Kanal (CX-Q 4K8) betrieben. Alle Kanäle werden mit Sinuswellen gespeist. In den ersten zehn Sekunden gibt es eine graduelle Begrenzung der Ausgangsleistung, während sich die Endstufe aufheizt. Eine aggressivere Schutzschaltung wird zwischen 10 und 100 Sekunden wirksam, in denen sich die Endstufe ihrer maximal zulässigen Betriebstemperatur nähert. Nach diesem Zeitpunkt stabilisieren sich Ausgangsleistung und Betriebstemperatur der Endstufe auf einem sicheren, dauerhaft haltbaren Wert. Zu keinem Zeitpunkt während dieses Tests gab es bei einem der Kanäle Anzeichen einer Überbeanspruchung, wie übermäßige Verzerrungen, einen Ausfall der Endstufe oder der Audiowiedergabe.

Während die maximale Leistung darauf schließen lässt, wie sich eine Endstufe bei der Wiedergabe kurzer Signalspitzen verhält, ist die Dauerleistung der wichtigste Wert, um die passende Endstufe für den zuverlässigen Dauereinsatz auszuwählen. Während viele Endstufen ihren Ausgang bei zu starker Dauerbelastung einfach stummschalten, begrenzen die Endstufen der CX-Q Serie ihre Ausgangsleistung in diesem Fall optimal auf einen sicheren Pegel, ohne das Signal zu unterbrechen.

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