Dougie's Cube © or The Monster Amp Project

Ich war schon eine längere Zeit auf der Suche nach einem wirklich potenten Verstärker mit dem ich meinen Subwoofer antreiben könnte. Leider war nie das Richtige dabei: die wirklich guten Verstärker lieferten zu wenig Leistung, und die Verstärker mit genügend Leistung füllten entweder Schränke oder waren klanglich und qualitativ so schlecht, das sie ebenfalls aus der engeren Wahl fielen.

Irgendwann während meiner Recherche stolperte ich über eine Application Note von National Semiconductor. Deren High-Power Audio Endstufen vom Typ LM3886 aus der sehr hochwerigen Overture Serie, haben auch beim hoch geschätzten Kollegen Dr. Heinrich Weber einen hohen Stellenwert. Bei der Verwendung von vier ICs in einer kombinierten Parallel- und Brückenschaltung sollten die Anforderungen nach Qualität und Leistung erreichbar sein. Grund genug jedenfalls, um das Ganze mal auszuprobieren...
Hier mal der Link zur AppNote: http://www.national.com/an/AN/AN-1192.pdf

Und hier ein Überblick über die zu erwartende Ausgangsleistung, bei der Verwendung eines entsprechend leistungsfähigen Trafos mit 2x 30V Ausgangsspannung
 

Impedanz Clipping Point Dauerleistung Clipping Point Spitzenleistung 8 Ohm 225 Watt 295 Watt 4 Ohm 335 Watt 450 Watt

Was wie immer fehlte, war eine Platine, die alle benötigten Teile aufnahm. Persönlich habe ich viel Spaß an Understatement in jeder Form. Eine Endstufe, die mit brutaler Kraft und gleichzeitig gutem Klang überzeugt , sollte zudem deutlich kleiner sein, als es die typischen Media-Markt-Regalboliden sind. Also musste die Platine klein werden.
Gleichzeitig sollte der Nachbau niemanden vor eine unlösbare Aufgabe stellen, daher haben wir auf den Einsatz von SMD Bauteilen oder anderen exotischen Komponenten verzichtet. Aber dazu später mehr.
Platinen können bei mir zum Selbstkostenpreis von 15€ / Stück bestellt werden.

Die Schaltung ist überschaubar aufgebaut: es sind je 2 Endstufen parallel geschaltet, die jeder für sich den halben Strom liefert. Insgesamt wird mit den zwei Paaren eine Brückenschaltung realisiert, die die mögliche Leistung im Vergleich zur normalen (nicht Brückenschaltung) vervierfacht.
Da nicht jeder Endstufen-IC 100% gleich dem anderen arbeitet, müssen DC-Offsets eliminiert werden, da sonst einzelne Endstufen gegeneinander arbeiten und eine immense Leistung in Wärme umgesetzt wird. Dazu werden in den Gegenkopplungszweig 4 DC-Servos eingeschleift, die diese Toleranzen ausgleichen.

Auch wenn die Platine mit 80x100mm ein Winzling ist, so soll sie nicht darüber hinweg täuschen, das wir es hier mit einer vollwertigen Hochleistungsendstufe zu tun haben, die bis zu 450W an 4 Ohm Last erzeugen kann. Entsprechend gigantisch ist auch die Abwärme, die abgeführt werden muss. Ich hab mal die größten Kühlkörper bestellt, die bei Reichelt angeboten werden. Ob die reichen, muss sich zeigen.
Für den bei mir angedachten Einsatzzweck als Subwoofer Verstärker sollte es reichen, da Leistung nur Impulsweise benötigt wird. Wer die Endstufe jedoch im Stereo-Dauerbetrieb nutzen möchte, sollte sich vielleicht jetzt schon mal nach passenden Lüftern oder größeren Kühlkörpern umsehen.

Schaltplan (click)

Kommen wir zum Aufbau! Wie üblich fangen wir mit den kleinen Bauteilen an, das sind bei uns die Dioden und Widerstände. Die benötigeten Dioden für die DC-Servos sind 1N456 low-leakage Typen, aber der technische Support von National versicherte mir ich könne auch Universaldioden vom Typ 1N4148 verwenden. Danke für den Hinweis, aber ich ab mir dennoch die 1N456 besorgt, die gibt es z.B. hier: www.musikding.de
Jetzt zu den Widerständen.... damit alles wirklich im Gleichtakt arbeiten kann, müssen einige Widerstände hochpräzise sein. Natürlich könnte man gleich Typen mit einer Toleranz von 0,1% bei Reichelt bestellen, aber zum einen findet man nicht alle Werte in dieser Genauigkeit, und zum anderen wird das ganz schön teuer.
Während ein Widerstand mit 0,1% Toleranz 41 Cent kostet, kosten 100 Widerstände mit 1% Toleranz gerade mal 2,50 Euro. Ich hab mich dazu entschieden jeweils 100 Stück 1% Metallfilmwiderstände zu kaufen, und die dann mit einem genauen Multimeter zu vermessen und zu selektieren. 
Hier mal eben eine Übersicht in welchem Bereich sich die Werte bewegen dürfen. Den Wert 205k Ohm hab ich übrigens nicht gefunden und daher als Parallelschaltung eines 430k Ohm und eines 390k Ohm Widerstandes realisiert.

Sollwert / Ohm Minimal / -0,1% Maximal / +0,1% 1000 999 1001 20500 20480 20521 21500 21479 21522 205000 204795 205205 215000 214785 215215

Hier mal ein Bild des aktuellen Sachstandes (Anfang November 2008). Das Teil läuft bislang problemlos mit brachialer Kraft. Auch die Kühlkörper werden weit weniger warm als erwartet.