PC Aktivboxen mit Subwoofer

Welche Technik steckt eigentlich in einem günstigen PC Boxensystem mit Subwoofer?
Das will ich hier zeigen!

Neulich habe ich im Schrottcontainer die Reste eines PC Lautsprechersystems gefunden.
Die Lautsprecher waren unvollständig und stark ramponiert (Bilder davon spare ich mir daher), aber den Verstärker mit Netzteil habe ich mitgenommen.
Wer die auf der Platine aufgedruckte Typenbezeichnung "LS-21" in Verbindung mit "Subwoofer" bei einer Suchmaschine seiner Wahl eingibt, weiß auch um welchen Hersteller und welches Modell es sich handelt.
Das System wurde seinerzeit unter 30€ angeboten. High-Tech ist also nicht zu erwarten, sondern eher eine stark kostenoptimierte Lösung.

Wie funktioniert eine Kombination aus Subwoofer und Satellitenlautsprechern?
Man bedient sich hier der Tatsache, dass das menschliche Gehör nur höhere Frequenzen räumlich orten kann.
Tiefe Frequenzen dagegen kann das menschliche Gehör nicht orten.
Damit kann man die Mitten-Hochtonlautsprecher klein halten und den voluminösen Tieftonlautsprecher unter dem Tisch verstecken.
Da ohnehin keine räumliche Ortung möglich ist, genügt ein gemeinsamer Tieftonlautsprecher für den rechten und linken Kanal.
Ein Tieftonlautsprecher benötigt mehr Energie, da größere Luftmassen bewegt werden müssen.
Die Endstufe für den Subwoofer muss also entsprechend kräftiger ausgelegt werden.

Der schematische Aufbau eines aktiven Lautsprechersystems bestehend aus einem Subwoofer mit Satellitenlautsprechern sieht so aus:

Wie sieht so etwas in der Praxis aus?
Die gesamte aktive Technik inklusive Netzteil findet im Subwoofergehäuse Platz.
Jeder Lautsprecher hat seine eigene Endstufe.
Das Eingangssignal von der Signalquelle wird über eine passive Frequenzweiche den einzelnen Verstärkern zugeführt.
Die passive Frequenzweiche besteht aus Widerständen und Kondensatoren.
Im Wesentlichen handelt es sich um einen Tiefpass für den Subwoofer.
Dieser ist besonders wichtig, da Hochtonanteile den Subwoofer wahrnehmbar machen würden.
Eine typische Trennfrequenz für Subwoofer sind 80 Hz. Ungefähr das kommt auch heraus, wenn man den hier verbauten Tiefpass nachrechnet.
Einen besonders steilflankigen Hochpass gibt es nicht, eventuell befanden sich in den Satellitenlautsprechern noch filternde Bauteile.
Der "Hochpass" dieses Lautsprechers ist eher eine Pegelanpassung sowie ein weiterer Tiefpass um hochfrequentes Schwingen der Verstärker zu verhindern.
Mit einem Potentiometer kann der Pegel des Subwoofers nach Geschmack angepasst werden.

Den Schaltplan der Frequenzweiche habe ich mal herausgezeichnet:

Hinweis: die Werte der Kondensatoren sind in der Schaltung gemessen und daher ggf. ungenau!
820pF sind meiner Meinung für C3 zu viel!
Die Werte im Schaltplan sind an den nächstgelegenen Normwert angepasst.

Wie zu erwarten besteht, die Platine aus preiswertem Hartpapier.
Die Satellitenlautsprecher wurden über eine 3,5mm Klinkenbuchse angeschlossen, der Eingang war fest verkabelt.
Zu dem Lautsprechersystem gehörte eine Kabelfernbedienung mit Ein/Ausschalter, Lautstärkeregler und Signaleingang die an dem fünfpoligen Wannenstecker angeschlossen war.
Die einzigen aktiven Bauteile auf der Platine sind zwei integrierte Verstärkerbausteine.
Es handelt sich um zwei BT2025BH der Firma Boomtech, scheinbar eine Neuauflage des TEA2025B der obsolet ist.
Das ist ein Stereo Verstärker, der auch in Brückenschaltung für höhere Ausgangsleistung betrieben werden kann.
Ein Baustein arbeitet als Stereo Verstärker und versorgt die Mitten-Hochtöner. Der zweite Baustein (unter dem Kühlkörper) wurde in Brücke geschaltet und versorgt den Subwoofer.
Die Versorgungsspannung des Verstärkermoduls beträgt 9V, die ein Schaltnetzteil liefert.
Offenbar gab es mal eine Variante mit klassischem Transformator, da auf der Platine Platz für Gleichrichterdioden und einen Siebkondensator reserviert ist.
Auf die Schaltung gehe ich im Detail nicht weiter ein, es handelt sich um die Schaltungen (Stereo / Brücke) aus dem Datenblatt des TEA2025B zuzüglich der oben genannten Frequenzweiche.
Die Frequenzweiche besteht aus SMD Bauteilen auf der Lötseite der Platine.

Die Leistungsdaten des Verstärkers:
2 X 1,3 Watt an 8 Ohm (2,3 Watt an 4 Ohm) und 4,7 Watt an 8 Ohm in Brückenschaltung für den Subwoofer.
Das ist nicht viel, genügt für ein PC Lautsprechersystem aber völlig.

Die Stromversorgung:

Das Lautsprechersystem wird von einem integrierten Schaltnetzteil mit 9V Ausgangsspannung versorgt.
Das Netzteil wirkt mit den schief eingelöteten Komponenten recht zusammengeschustert, bietet aber sonst keinen weiteren Anlass zur Kritik.
Die Abstände zwischen Primär und Sekundärseite sind großzügig dimensioniert.
Für die Steuerung ist ein PWM Controller im SOT-23 Gehäuse verantwortlich.
Eine Suche nach der aufgedruckten Bezeichnung im Internet war erfolglos.
Vermutlich handelt es sich um einen SP6853 PWM Controller oder einen ähnlichen. Dieser passt jedenfalls zum Pinout des Chips.
Feedback von der Sekundärseite erfolgt über einen Optokoppler und einen TL431 als Spannungsreferenz.
Das Netzteil ist recht effizient. Im Leerlauf werden dem Stromnetz gerade einmal 0,4 mA entnommen.

Positiv anzumerken wären eine "richtige" Sicherung (sonst oft nur ein Sicherungswiderstand) und ein VDR Widerstand gegen Überspannung.
Die Elkos sind 105° Typen, die Marke KYS ist großer chinesischer Hersteller.
Es gibt sicherlich bessere Netzteile aber für die Preisklasse der Boxen ist das Netzteil wirklich gut!

Kritik:
Das Netzteil ist dauerhaft in Betrieb, da es direkt mit dem Netzstecker verbunden ist!
Geschaltet werden die 9V auf der Sekundärseite.
Da das Netzteil hoch effizient ist, ist Stromverbrauch hier nicht das Thema aber sehr wohl die Sicherheit!
Das Netzteil ist direkt an der Rückwand des Subwoofers aus Holz montiert, darüber eine Abdeckkappe aus Kunststoff als Berührungsschutz.
Wenn man bedenkt, dass sich Schaltnetzteile im Fehlerfall oft recht spektakulär zerlegen, habe ich hier ein schlechtes Bauchgefühl.

Ein weiteres Problem sind die Störungen, die ein Schaltnetzteil verursacht.
Wenn kein Signal am Eingang des Verstärkers anliegt, sind Störgeräusche im Lautsprecher hörbar.