Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltnetzteil mit KA5M0380R läuft nicht an


von Werner F. (frewer)


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Hallo im Forum,

mein Problem:
ein Steckernetzteil ging zu Bruch, habe es zerlegt und festgestellt, 
dass der Spgsregler, ein mir unbekannter TDA1034B - Komplettregler 
einschließlich Leistungs-FET im 8 Pin Gehäuse, defekt ist.
In meiner Bastelkiste fand ich einen Fairchild KA5M0380R FPS, der laut 
Beschreibung direkt in die Schaltung passen würde. Die Schaltung liegt - 
leider schlecht gescanned - bei.
Es hat nicht auf Anhieb funktioniert, deshalb bin ich dabei, Versuche 
mit dem Netzteil zu machen. Ich stelle fest, dass die Versorgungsspg Vcc 
auf 17V klettert, dann zusammenbricht usw, der KA.. aber nicht 
anschwingt. Dabei habe ich die primärseitigen Bauteile einzeln als gut 
getestet.
Also habe ich Versuche mit einer Primärspannung von 40V und einer Vcc 
von 17V (mit separatem Netzteil über Diode) und ohne größere Last 
gemacht, bringe den IC nur zum Anlaufen, wenn ich den comp - Anschluß 
kurzzeitig mit Masse verbinde. Dann baut sich auch an der 
Sekundärwindung für die Vcc-Versorgung die benötigte Spannung zu ca 
17,5V auf. Nehme ich meine 17V jetzt weg, dann hört langsam das 
Schwingen (an Drain gemessen) auf und die Vcc sinkt unter 10V (IC bleibt 
stehen, wie Spec es beschreibt). Mir fiel noch auf, dass schon bei den 
40V der IC, wenn erschwingt, ganz schon warm wird.
Hat jemand Erfahrung mit dem IC. Ich wäre sehr interessiert daran. Die 
Doku von Fairchild hilft leider nicht weiter. Da habe ich schon alles 
ausprobiert.
Ich weiß, dass die Steckernetzteile kostengünstig zu beschaffen sind, 
mich interessiert aber das Experimentieren und vor allem das Verstehen 
der Schalttechnik.

freundliche Grüße
Frewer

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Werner Freytag schrieb:
> dass die Versorgungsspg Vcc
> auf 17V klettert, dann zusammenbricht usw

Das deutet schon darauf hin, das er Startversuche macht, das 
Zusammenbrechen der Versorgung ist der Moment, wo er es probiert.
Dabei sollte Pin 2 auf Masse gezogen werden und durch den Trafo Strom 
fliessen. T4 sorgt dann für die Versorgung des Chips. Dabei muss der 
Siebkondensator C8 für die Reserve sorgen, um für die ersten paar 
Schwingungen den Chip zu versorgen. Schau also mal die Spannungsverläufe 
an T4 und der Diode an. Evtl. reicht die generierte Spannung nicht aus, 
um deinen Ersatzchip am Laufen zu halten.

von F. F. (foldi)


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Darf ich mal ans Rand des Themas gehen?
Ich beschäftige mich jetzt auch schon eine Weile mit SNT und will das 
lernen.

Unterm Strich funktionieren die, je nach Type, weitgehend gleich. Es 
wird der die Primärspule getaktet.
Würde man nun nur diese Verbindung auftrennen und ein externen Fet das 
ganze mit einer bestimmten Frequenz takten, so müsste man zumindest was 
messen können oder irgendwas gibt Rauchzeichen.

Ist das zu einfach gedacht?

Da der Primärkreis ja überall ziemlich gleich sein muss, so würde man 
doch schon mal sehen, ob der funktioniert.
Wenn dieser funktioniert, dann muss auch Sekundär irgendwas messbar 
sein.
Das ist meine Überlegung dabei.

: Bearbeitet durch User
von Frewer (Gast)


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Hallo Matthias,

erstmal vielen dank für Deine Antwort. Ich bin auch überzeugt, dass der 
Chip läuft, denn während meiner Versuche mit den 40V primär und der 
festen Spannungsquelle von 17V an Vcc (Netzteil mit Diode) bekam ich ja 
parallel dazu die ca 17,5V aus T4-Diode-Elko und zum anderen hatte ich 
dann auch Sekundär die 12V messen können. Dennoch lief der integrierte 
Oszillator nicht von alleine an. Nach Datenblatt hätte ich erwartet, 
dass mit einer Vcc >15V zunächst der Oszillator startet und den internen 
FET taktet. Der Oszillator startet aber nur, wenn ich mit dem am 
Comp-Fuß angelöteten Draht leicht über Masse "streiche" (verrückt). Wenn 
er dann lieft, habe ich am Comp-OptokopplerTransistor ca 10-12V 
gemessen.
Was mich ebefalls wundert ist die relativ große Hitze, die der Chip - 
wenn er denn läuft - entwickelt. der Original-IC war ein 8 beiniger 
Mini, dessen verhalten ich allerdings nicht kannte.
Ich werde aber mal die Spannung im Pfad T4-Diode-Elko oszillographieren, 
um sicher zu sein, dass die Spannung auch stabil ist, wenn der Chip die 
Arbeit aufnimmt.

Nun aber zu foldi: Meiner Meinung nach ist das voll ok, was Du 
überlegst. Ich habe es zwar nicht ausprobiert aber mit einem 
entsprechenden FET und einer Anstauerung kannst Du am Trafo natürlich 
die Schaltimpulse sehen. Die Funktion des restes hängt allerdings von 
diversen Schaltungsteilen ab wie Schaltfrequenz, aber auch dem Diode-C-R 
Netzwerk zwischen Drain und Primärspg (Schutz des FET) ab. Da gibt es 
viel im Internet und in den datenblättern zu lesen ("Kleines 
Schaltnetzteil mit dem VIPer50 von Michael ??")

Gruß und nochmal vielen Dank für die Überlegungen
Frewer

von oszi40 (Gast)


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Ohne jetzt das Datenblatt gelesen zu haben, würde ich erst  mal den 
kleinen Elko für die Anlaufschaltung suchen und wegen vorsorglich 
Kapazitzätsmagel austauschen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Werner Freytag schrieb:
> Mir fiel noch auf, dass schon bei den
> 40V der IC, wenn erschwingt, ganz schon warm wird.

Das deutet darauf hin, das die Schaltfrequenz zu hoch ist für den 
vorhandenen Trafo. Dadurch werden die Schaltverluste im S-FET zu gross 
und er wird warm. Alles in allem ist der Chip anscheinend nicht für 
diesen Trafo geeignet.

> Der Oszillator startet aber nur, wenn ich mit dem am
> Comp-Fuß angelöteten Draht leicht über Masse "streiche" (verrückt).

Gar nicht so verrückt. Wenn du dir das Blockschaltbild des Chips 
anschaust, siehst du am FB Pin einen Transistor, der genau das gleiche 
machen soll, wenn VCC das Startlevel erreicht.

F. Fo schrieb:
> Ist das zu einfach gedacht?
>
> Da der Primärkreis ja überall ziemlich gleich sein muss, so würde man
> doch schon mal sehen, ob der funktioniert.

Das ist schon richtig. Allerdings sind ja meistens (obwohl ich da auch 
schon Ausnahmen hatte) die Trafos nicht defekt, so das sie brav 
transformieren. Die Dimensionierung der Dinger ist allerdings eine Kunst 
für sich und muss zum Ansteuerchip passen, sowohl in Bezug auf 
Schaltfrequenz als auch die kleine primäre Versorgungsspannung. Übrigens 
kann man das schon mit einem Funktionsgenerator und einer kleinen 
Endstufe testen, wobei man evtl. sogar gleich die optimale 
Arbeitsfrequenz des Trafos rausfinden kann.

oszi40 schrieb:
> würde ich erst  mal den
> kleinen Elko für die Anlaufschaltung suchen und wegen vorsorglich
> Kapazitzätsmagel austauschen.

Das kann nicht schaden, allerdings wurde hier ein Chip eingesetzt, der 
vom Original weit abweicht, es kann also wirklich sein, das Trafo und 
Silizium einfach nicht zusammenpassen. Den KA5... gibt es in 3 
verschiedenen Arbeitfrequenzen und der TE hat den für etwa 67kHz. Wenn 
die Schaltung original bei z.B. 30-40kHz lief, muss das mit 67kHz nicht 
klappen.

von F. F. (foldi)


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Matthias Sch. schrieb:
> Übrigens
> kann man das schon mit einem Funktionsgenerator und einer kleinen
> Endstufe testen, wobei man evtl. sogar gleich die optimale
> Arbeitsfrequenz des Trafos rausfinden kann.

Vielen Dank, Matthias! Das ist eine gute Idee und so hab ich dann doch 
einen Grund mir einen Funktionsgenerator zu Weihnachten zu schenken. :-)

von Werner F. (frewer)


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Vielen Dank für die vielen neuen Infos. Insbesondere hat es mir die Idee 
mit dem Funktionsgenerator angetan.

Wenn ich es richtig verstehe, dann kennt Matthias den Original-IC 
TA1034B (N0948). Wenn Du mir zu einem Datenblatt verhelfen könntest, 
wäre ich sehr dankbar.

Dein Einwand zum Thema Harmonie zwischen Trafo und Schalt-IC leuchtet 
mir ein. Der KA5M0380R taktet mit 100KHz.
Übrigens hatte ich den Sieb-Elko natürlich schon lange ersetzt, obwohl 
sowohl Kapazität wie auch der ESR noch sehr gut waren.

Nach dem Vorschlag, die Spannung an T4 zu ermitteln, habe ich Versuche 
gemacht und siehe da, diese Spg ist mit ca 10V viel zu niedrig für den 
KA5.. Dies soll mich zunächst nicht stören, da ich zZt mit einem 
Netzteil die >15V Vcc einspeise und das Problem das fehlende Anlaufen 
des Oszillators ist. Leider finde ich nirgends eine bessere Beschreibung 
als im Datenblatt.

Auch habe ich den Einwand des "Transistors im Chip" (Blockschaltbild) 
gesehen, der den Com-Port auf Masse legt, verstanden habe ich das 
Blockschaltbild allerdings nicht wirklich.

Nun habe ich mal weitere Untersuchungen mit dem Fktiongen und einem 
BUZ10 zur Ermittlung der Frequenz gemacht. Zwar funktioniert alles aber, 
da mein FktGen symmetrische Impulse abgibt, wird der FET einfach viel zu 
schnell heiß. Ich müsste wohl ein Monoflop nachschalten um schmale 
ON-Zeiten zu bekommen. Bei den Versuchen blieben die Drain-Spg. 
(Impulse) im Frequenzbereich bis 90KHz gleich. Ich kann das allerdings 
noch nicht interpretieren, glaube aber, dass eine kurze On-Zeit mehr 
Info bringt.

Frewer

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Werner Freytag schrieb:
> Wenn ich es richtig verstehe, dann kennt Matthias den Original-IC
> TA1034B

Leider nein, das war ein Missverständniss. Das 'TA' deutet normalerweise 
auf Toshiba als Hersteller.

> Bei den Versuchen blieben die Drain-Spg.
> (Impulse) im Frequenzbereich bis 90KHz gleich.

Die Drain Spannung ist nur insofern hilfreich, als das du etwaiges 
'Klingeln' des Trafos mitbekommst, wenn ein Oszi dranhängt. Wesentlich 
aussagekräftiger ist die Beobachtung der Sekundärspannung, während du 
die Frequenz änderst.
Deinen Scan kapier ich nicht ganz (ist aber auch wirklich schlecht 
lesbar), allerdings kann der TA kein UC3842 o.ä. sein, da diese alle 
einen externen Leistungstransistor ansteuern. Das Datenblatt zu dieser 
Familie ist aber recht hilfreich, um bei den SNT durchzublicken.

: Bearbeitet durch User
von Werner F. (frewer)


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Hallo Matthias,

für den scan muss ich mich wirklich entschuldigen aber meine Kiste geht 
bei Bleistiftzeichnungen nicht besser. Die Schaltung ist nur besonders 
beim "Rückkopplungswiderstand" zwischen Pin 3 und 6. Der Rest ist 
eigentlich Standard.
Das Netzteil ist ein 12V 1A Steckernetzteil. Der Chip enthält offenbar 
den P-FET (D an Pin7+8). Deshalb kam ich auf die Idee mit dem KA5M.., 
der ja auch den P-FET eingebaut hat (wie auch die VIPer-Serie).
Also mit dem Fktionsgenerator und meinem BUZ10 hab ich noch meine 
Schwierigkeiten. Der Kerl zieht einfach zu viel Strom, so dass mein 3A 
Netzteil streikt. Mal sehen, ob mir Besserung gelingt. Deine Aussage, 
dass nur die Sekundärseite etwas aussagt, ist natürlich richtig. Da will 
ich heute mal rangehen. Interessant ist aber auch die Beschreibung des 
TDA4605 von Siemens, die die Harmonie von Trafo und Chipfrequenz nicht 
in den Vordergrund stellen. Mein hauptproblem ist ja zunächst auch das 
Anschwingen des KA5M.., das ja nicht richtig funktioniert. Wenn der Chip 
kaputt ist werde ich mal den UC3842 zusammen mit einem P-FET probieren. 
Der UC lässt sich ja in der Frequenz regeln (und ich hab noch 2 in der 
bastelkiste). Mal sehen. Werde jedenfalls über meine 
Untersuchungsergebnisse mit dem FktGen weiter berichten.

Nochmals Dank Frewer

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Werner Freytag schrieb:
> Die Schaltung ist nur besonders
> beim "Rückkopplungswiderstand" zwischen Pin 3 und 6. Der Rest ist
> eigentlich Standard.
> Das Netzteil ist ein 12V 1A Steckernetzteil. Der Chip enthält offenbar
> den P-FET (D an Pin7+8)

... und vermutlich ist die Source des MOSFet an Pin 6 und der 
'Rückkopplungswiderstand' sehr niederohmig und der Shunt zur 
Strommessung. Ich durchwühle gerade mal die Datenblätter für Ein-Chip 
SNT Lösungen und einige der TOPSwitches (TOP232-234, TOP252-260) haben 
ähnliche Konfigurationen. Passt leider nicht ganz in der Pinbelegung zum 
TA.

von oszi40 (Gast)


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Werner Freytag schrieb:
> Übrigens hatte ich den Sieb-Elko natürlich schon lange ersetzt, obwohl
> sowohl Kapazität wie auch der ESR noch sehr gut waren.

auch C2?
Oft beißt sich irgendwo die Katze in den Schwanz weil das SNT nicht 
anläuft weil z.B. der Anlauf-C vertrocknet ist. Dann bekommt das IC auch 
von hinten keine weitere Spannung zum weiteren Betrieb.

von Werner F. (frewer)


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Bericht aus der Experimentierbude:

Steuere den Trafo primär mit einem LeistungsFET BUZ10 mit Widerstand 
10kOhm zwischen Gate und Masse und den FktGen über 100 Ohm ans Gate an. 
Eingangsspg des Ganzen ist 34V (Netzteil).
Der FktGen liefert ca 5V Impulse im FBereich 10Hz bis 92kHz.
Ergebnis:
1. Der BUZ bleibt jetzt angenehm temperiert.
2. bei Frequenzen >18kHz (drunter fängt alles an zu klingeln etc und die 
Impulse vermehren sich und werden instabil) bleiben die Impulsamplituden 
bis 92kHz (mein Maximum) auf 80V Sp-Sp primär (an D gemessen), sek 12V 
Sp-Sp, Hilfswicklg 5V Sp-Sp.
Daraus lese ich ab, dass der Trafo im benannten Bereich nicht 
frequenzempfindlich ist.
3. Wenn meine Feststellung so richtig ist, dann liegt das Problem 
wahrscheinlich am KA5M Regler.

oszi40 schrieb:
> auch C2?
Natürlich habe ich alle Cs primärseitig ausgetauscht und vermessen. Die 
Elkos sind aber alle auch bzg ESR ok gewesen (trotzdem danke).

Kennt jemand eine Testschaltung für den Fairchild KA5M0380R Regler? Dann 
könnte ich das Anschwingverhalten ja mal testen. Reicht es aus einen zB 
1kOhm Widerstand zwischen D und Vcc zu schalten und dann Vcc langsam auf 
ca 16V zu fahren und den comp Eingang einfach frei zu lasssen??

Gruß Frewer

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Werner Freytag schrieb:
> Kennt jemand eine Testschaltung für den Fairchild KA5M0380R Regler?

Schau dir mal Fairchilds AN-4116 an:
http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-4116.pdf
Es wird ein geringfügig anderer FPS (Fairchild Power Switch) benutzt, 
der aber nahezu die gleiche Innenschaltung hat, bis auf die getrennte 
Speisung des Gatedrivers.
Hier sieht man schön, wie der FB Pin zur Regelung per Optokoppler 
benutzt wird und auch, wie die Trafos berechnet und gewickelt werden 
sollten.
Der Suchbegriff 'Fairchild Power Switch Application' führt übrigens noch 
auf einige andere interessante Docs, wie die Speisung eines LCD 
Monitors.

Noch ein Tipp zum lesen der Innenschaltung. Beide Gatter sind ODER 
Gatter, die sobald einer der Eingänge high ist, am Ausgang auch high 
machen. Ist eine Kuller an einem Eingang oder Ausgang, wird dieser 
invertiert, also aus high wird low oder aus low wird high.
Die dreieckigen Blöcke sind Komparatoren. Wenn du z.B. den 7,5V 
Komparator verfolgst (unten links der obere der beiden), stell dir vor, 
der + Eingang wird höher als 7,5V -> Augang des Komparators geht auf 
high -> ODER Gatter geht auf high -> RS Flipflop geht auf high. Somit 
geht das ganze obere ODER auch auf high, der unter Treiber wird leitend, 
der obere sperrt und der Ausgangs FET sperrt.
Das Gegentum passiert, wenn der FB Eingang wieder unter die 7,5V fällt. 
Wenn z.B. der Thermal ShutDown (die Jungs kürzen mit S/D ab) high wird, 
sperrt im Endeffekt wieder der Ausgangs FET. Und so auch bei VCC > 27V, 
usw.

: Bearbeitet durch User
von Werner F. (frewer)


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Guten Morgen Matthias,

na prima, ich hatte mir bereits die Appl-notes AN4134 und AN4137 
runtergeladen, die mir aber viel zu theoretisch waren und das 
Anschwingen des Chips auch nicht berücksichtigt haben. Das von Dir 
vorgeschlagene Dok ist wirklich praxisnah und ich werde es entsprechend 
durcharbeiten. Das Blockdiagramm meines wohl etwas älteren KA5M hatte 
ich versucht zu analysieren, konnte aber meine Fragen nicht selbst 
beantworten. Deshalb auch vielen dank für Deine 
Blockschaltbildinterpretation. Du scheinst ja Experte zu sein.
Meine Ergebnisse zum Trafo habe ich ja bereits mitgeteilt und hatte ja 
auch berichtet, dass das Ganze ja auch zufriedenstellend lief, wenn es 
mir gelang den Oszillator zum Anlaufen zu bewegen. Und genau da liegt 
der hase im Pfeffer. Gestern abend hab ich dann nochmal den Chip 
versucht mit einer einfachen Schaltung zu testen:
D mit 1kOhm an V0 (Netzteil o..40V), S = Masse, FB mit 33nF an Masse, 
Vcc an Netzteil mit 0V..17V.
Was ist passiert: Vcc = 16V, V0 = 20V der Oszillator läuft, ich sehe am 
Oszi (D) meine Impulse (ca 67kHz). Erhöhe ich V0 über 24V reißen 
plötzlich die Impulse ab. Es gelingt nicht, den Oszillator erneut zu 
starten (Vcc von 0V langsam hochgedreht auf 16V).
(Um ehrlich zu sein, ich habe bisher nicht gewagt Tests mit 220V zu 
machen, da ich kleinen Trenntrafo habe. Deshalb die 40V aus dem 
Netzteil). Vielleicht finde ich noch einen Trenntrafo mit 110V sekundär 
(war mal in USA), dann werde ich es mit dem zusammen mit dem 
Originaltrafo im Netzteil probieren.

Nochmal vielen Dank Frewer

von F. F. (foldi)


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Es ist immer erstaunlich zu sehen was Matthias alles weiß, aber auch 
dir bin ich dankbar für alle deine Versuche und Schilderungen.
Nicht nur, dass das alles sehr interessant ist, ich lerne hier auch 
wieder eine Menge.

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