He,
hab da einen defekten Sperrwandler in Reparatur. Lohnt sich effektiv
nicht, sowas zu reparieren, aber man will ja auch was lernen.
Der Wandler liefert 15V bei 3A sekundär bei Eingangsspannungen zwischen
110 und 230VACeff. Die Baugruppe hat wohl mal Überspannung abbgekommen,
denn es war einiges hinüber, was ich denn ausgetauscht habe. Das Dingen
ist diskret ohne besondere Halbleiter aufgebaut; primärseitig schwingts
frei und bekommt über einen Optokoppler eine Gegenkopplung von der
Sekundärseite, die aus einem Shuntregler aufgebaut ist.
Symptome: Chronisches Freilaufdiodensterben, sekundärseitig.
Die Baugruppe funktioniert an sich nach einigen getauschten Bauteilen
wieder einwandfrei und liefert stabile 15V. Die Regelung scheint auch zu
klappen, denn die 15V sind stabil von 50 bis 230Veff Eingangsspannung
bei variabler Belastung von 0A bis 3A. Allerdings wird die Freilaufdiode
sekundärseitig schnell heiß.
Das wundert mich nämlich: Die ursprünglich verbaute Diode trägt 3A
Dauerstrom. Mit der (feinen) Stromzange habe ich Stromspitzen bis 8A bei
halber Nennlast gemessen. Leider keine kleinen Spitzen, die im Mittel um
3A sind, sondern das dürften im Mittel gut über 4A sein. Außerdem messe
ich (mit gescheiter Masseverbindung...) bis 150V Sperrspannung an der
Freilaufdiode -- die war ursprünglich gerade mal für 45V ausgelegt!
Auf was könnte denn das noch hindeuten? Ich bin nun ratlos.
Vielen Dank und Grüße,
Sven
Nein, ist ein Zukaufteil von Tektronix in einem alten Oszilloskop.
Aber das erwähnte ich ja eingangs: Die Reparatur ist mit Sicherheit
unwirtschaftlich. Aber man (also ich) will ja auch was lernen...
Hallo Sven P.
> von der> Sekundärseite, die aus einem Shuntregler aufgebaut ist.>
"Shuntregler" heisst für mich: Die Schaltung wird durch eine Last immer
so passend belastet, das die Spannung gerade auf den Sollwert einbricht.
> Allerdings wird die Freilaufdiode> sekundärseitig schnell heiß.
??? Jetzt wäre der Schaltplan sinnvoll, um sicher zu stellen, dass wir
über das gleiche Reden.
> Das wundert mich nämlich: Die ursprünglich verbaute Diode trägt 3A> Dauerstrom. Mit der (feinen) Stromzange habe ich Stromspitzen bis 8A bei> halber Nennlast gemessen. Leider keine kleinen Spitzen, die im Mittel um> 3A sind, sondern das dürften im Mittel gut über 4A sein.
Mmmmh....wenn dort ein Shuntregler ist, könnte dort etwas im argen sein,
wodurch dort ein zusätzliches Ampere verschwindet. Aber das müsstest Du
feststellen, wenn da was heiss wird.
Wenn das Teil aber 3A im Ausgang haben soll, scheint mir eine 3A Diode
in der Gleichrichtung SEHR knapp....
Stromspitzen werden durch die Induktivitäten im Sperrwandler
abgesenkt...
Außerdem messe
> ich (mit gescheiter Masseverbindung...) bis 150V Sperrspannung an der> Freilaufdiode -- die war ursprünglich gerade mal für 45V ausgelegt!>> Auf was könnte denn das noch hindeuten? Ich bin nun ratlos.
Mmmmh. Da Snubber ausgeschlossen wurde, rate ich rein aus dem Bauch
heraus auf einen partiellen Windungsschluss auf der Primärseite des
Übertragers.
Dadurch verschiebt sich das Übersetzungsverhältnis so, dass eine höhere
Sekundärspannung entsteht. Vorwärts erledigt das der Shuntregler, womit
der höhere Strom teilweise erklärt wäre, rückwärts werden natürlich die
Gleichrichterdioden auch von der Spannung her stärker beansprucht.
Der Spitzenstrom wird natürlich auch höher.....weil die Spannungsspitzen
höher werden.
Aber der Windungsschluss ist noch nicht so gravierend, dass eine
Sättigung eintritt, sonst hättest Du schon beim Einschalten deutliche
Probleme, aber weil auf der Primärseite die Induktivität geringer
geworden ist, steigt der Strom Primärseitig auch steiler an, was
gleichzeitig zu erhöter Rückwärtsspannung der sekundärseitigen Dioden
führen könnte....
Wenn die Schwingfrequenz aus irgendeinem Grund zu gering ist, bei
trozdem noch steilen Schaltflanken, hättest Du vergleichbare Effekte.
Nur ein paar Gedanken zum Brainstorming.
Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.dl0dg.de
Asche auf mein Haupt.
Bernd Wiebus schrieb:> "Shuntregler" heisst für mich: Die Schaltung wird durch eine Last immer> so passend belastet, das die Spannung gerade auf den Sollwert einbricht.
Auf der Sekundärseite ist ein Referenzspannungsquelle, die meinte ich
mit Shuntregler. Ist kein allzu gängiger Typ, entspricht aber
funktionell exakt den üblichen Klassikern, etwa TL431. Die liegt in
Serie zur Diode des Optokopplers. D.h., der Optokoppler soll immer dann
durchsteuern, wenn die Ausgangsspannung des Netzteiles über die
eingeprägte Referenzspannung steigt.
>> Allerdings wird die Freilaufdiode>> sekundärseitig schnell heiß.>> ??? Jetzt wäre der Schaltplan sinnvoll, um sicher zu stellen, dass wir> über das gleiche Reden.
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D1
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.------>|--------.
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|C ###
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|C ---
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|C |
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(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
D1 wird heiß.
> Wenn das Teil aber 3A im Ausgang haben soll, scheint mir eine 3A Diode> in der Gleichrichtung SEHR knapp....>> Stromspitzen werden durch die Induktivitäten im Sperrwandler> abgesenkt...>> Außerdem messe>> ich (mit gescheiter Masseverbindung...) bis 150V Sperrspannung an der>> Freilaufdiode -- die war ursprünglich gerade mal für 45V ausgelegt!>>>> Auf was könnte denn das noch hindeuten? Ich bin nun ratlos.>> Mmmmh. Da Snubber ausgeschlossen wurde, rate ich rein aus dem Bauch> heraus auf einen partiellen Windungsschluss auf der Primärseite des> Übertragers.
Mit diesem Gedanken bin ich eben vom Mittagsschläfchen aufgewacht :-)
> Dadurch verschiebt sich das Übersetzungsverhältnis so, dass eine höhere> Sekundärspannung entsteht. Vorwärts erledigt das der Shuntregler, womit> der höhere Strom teilweise erklärt wäre, rückwärts werden natürlich die> Gleichrichterdioden auch von der Spannung her stärker beansprucht.>> Der Spitzenstrom wird natürlich auch höher.....weil die Spannungsspitzen> höher werden.
Das ist klar. Wundersam ist aber, dass der Strom im Mittel auch zu hoch
ist. Der kann ja schlecht irgendwo versinken...
> Nur ein paar Gedanken zum Brainstorming.
Ich werde den Trafo morgen mal öffnen. Danke!
Ohje...
Dimensioniere doch einfach die Diode richtig! 10-20A Spitzenstrom und
200-300V Spannungsfestigkeit. Lieber etwas mehr als etwas zu wenig!
Die hohe "Rückschlagspannung" während der leitend-Phase des primären
Schalttransistors entsteht dadurch, daß die 330V an der Primärwicklung
durch den Trafo mit dem Wicklungsverhältnis transformiert werden. Die
Gleichrichterdiode auf der Sekundärseite muß diese Spannung gegen die
Ausgangsspannung sperren können, nicht nur die Ausgangsspannung gegen
Masse!
Die hohen Stromspitzen sind ebenso typisch für Sperrwandler, vor allem
wenn der Kern ziemlich dicht an der Leistungsgrenze betrieben wird.
Beide Effekte sind völlig normal.
Hallo Ben.
> Die hohe "Rückschlagspannung" während der leitend-Phase des primären> Schalttransistors entsteht dadurch, daß die 330V an der Primärwicklung> durch den Trafo mit dem Wicklungsverhältnis transformiert werden. Die> Gleichrichterdiode auf der Sekundärseite muß diese Spannung gegen die> Ausgangsspannung sperren können, nicht nur die Ausgangsspannung gegen> Masse!
Auch dieses Übersetzungsverhältnis transformiert herunter. Eine weitere
Quelle von Spitzen ist vieleicht noch ein etwas heftiges recovery
Verhalten der der Diode von wegen du/dt beim Übergang ins Sperren.
Die werden aber dann in diesem Falle in Richtung Primärseite noch weiter
hinauftransformiert.
>> Die hohen Stromspitzen sind ebenso typisch für Sperrwandler, vor allem> wenn der Kern ziemlich dicht an der Leistungsgrenze betrieben wird.>> Beide Effekte sind völlig normal.
Ja, schon richtig...aber etwas scheint ja schlimmer geworden zu sein....
> Dimensioniere doch einfach die Diode richtig! 10-20A Spitzenstrom und> 200-300V Spannungsfestigkeit. Lieber etwas mehr als etwas zu wenig!>
Wenn er nach Datenblatt vorgegangen ist, könnte er Übersehen haben, das
manche Halbleiter für sehr hohe Spitzen geeignet sind. Vieleicht saßen
da ja ursprünglich solche Teile.
Was mich eher stutzig macht, ist, dass Sperrwanler allermeistens wegen
ihrer hohen Spitzenspannungen zum Hinauftransformatieren verwendet
werden,
wenn gleichzeitig ein relativ hoher Innenwiderstand erwünscht ist.
Die sehr ähnlichen Eintaktwandler zum Herabtransformieren sind meistens
"Vorwärtswandler". Als solche sind sie keine Sperrwandler, sondern echte
Flusswandler. Der wesentliche Unterschied ist die Richtung der
Ausgangsdiode bzw. der Wicklugssinn der Ausgangswicklung. Der Trafo ist
auch dann zur Flussübertragung zu Dimensionieren, und nicht zur
Energiespeicherung im Luftspalt.
Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.dl0dg.de
Hallo Sven P.
> Die liegt in> Serie zur Diode des Optokopplers. D.h., der Optokoppler soll immer dann> durchsteuern, wenn die Ausgangsspannung des Netzteiles über die> eingeprägte Referenzspannung steigt.
Ah, ok. Jetzt ist es klar.
>>>> Allerdings wird die Freilaufdiode>>> sekundärseitig schnell heiß.>>>> ??? Jetzt wäre der Schaltplan sinnvoll, um sicher zu stellen, dass wir>> über das gleiche Reden.>
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> (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
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> D1 wird heiß.>
Ok. Dummerweise gibt es beim Eintaktwandler zwei sehr ähnliche
Formen....siehe oben. Aber jetzt weiss ich, das Du die "Gleichrichtdiode
im Ausgang" meinst, und nicht irgendwas aus einem Hilfskreis oder
Snubber.
> Mit diesem Gedanken bin ich eben vom Mittagsschläfchen aufgewacht :-)
Ja. meditative Versenkung ist auch bei mir ein Mittel der Problemlösung.
> Ich werde den Trafo morgen mal öffnen. Danke!
Viel Erfolg! Ich hatte jahrelang mit Sperrwandlern in der 300W-1kW
Klasse zu tun. In jedem Lehrbuch steht, das man Sperrwandler besser nur
für Leistungen unter 100W baut, und ich muss bestätigen: Die Lehrbüchr
haben recht!
Die Teile waren aber mit UC38xx sehr geradeaus aufgebaut.
Probleme mit dem Trafo hate ich aber nur in der Dimensionierungsphase
oder wenn der Hersteller die Anschlussdrähte an falsche Pins gelötet
hatte. In einem Falle war auch mal ein Kern defekt. Riss im Ferrit
vermutlich durch einen Transportschaden. Ich habe an dem Teil
herumgemessen und die merkwürdisten Sachen festgestellt. Dann stellte
ich die Platine hochkannt, und auf einmal fiel der halbe Kern heraus....
Aber Windungsschlüsse eigentlich so gut wie nie.....
Von wegen dem Kern: Ist mir selber noch nicht passiert, aber ich kenne
es von Berichten. Manche Ferrite oder Eisenpulverkerne sind in Kunstharz
gebunden. Das kann Altern und Zerfallen. Übrig bleiben Luftspulen....
Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.dl0dg.de
Genau. Ich würde eine entsprechend ausgelegte Diode verbauen. Aber das
kann ja die Lösung nicht sein, denn der Hersteller des Netzteiles hat
sich ja was anderes gedacht. Vorher hats ja offenbar sehr lange
funktioniert.
Ich bin mir sehr sicher, dass es ein Sperrwandler ist. Schon deshalb,
weil sekundärseitig nur eine einzige Diode verbaut ist; könnte schwierig
werden, so einen Flusswandler zu bauen :-)
So, neues von der Front.
Also ja, ich schrieb ja schon, dass es m.M.n. eindeutig ein Sperrwandler
ist. Passt auch in die Leistungsklasse, sind 45 Watt.
Ich habe versuchshalber eine dicke Diode verbaut und das Dingen heute
Morgen eingeschaltet und heute Abend wieder ausgesöpselt -- lief
einwandfrei durch. Das hat mich stutzig gemacht, so hab ich denn eben
mal meinen Regalmeter Datenbücher von vor meiner Zeit gewälzt. Siehe da,
die Original-Diode ist für 600 Volt ausgelegt. Morgen mal schaun, aber
ich gehe jetzt stark davon aus, dass ich einem falschen Datenblatt
aufgesessen bin; die Sperrspannung würde also wieder passen. Sowas
Dämliches.
Die Diode erwärmt sich im Dauerbetrieb auf einem 2x3cm Kühlblech bis
etwa 66°C, bleibt da aber stabil, der Rest der Schaltung bleibt kalt.
Das scheints also gewesen zu sein.
Wundert mich nur noch die Strombelastung: Das erwähnte ich ja eingangs.
Die Diode erwärmt sich jetzt auf 66°C, und das ist ein Shottky-Typ für
irgendwas über 20 Ampère. Ich frag mich, wie die Original-Diode mit 3A
Nennstrom das ausgehalten hat.
> Symptome: Chronisches Freilaufdiodensterben, sekundärseitig.
Hat sie ja nicht. Ein Schlingel, wer da an geplante Obsoleszenz denkt...
Es gibt Halbleiter, die sehr hohe Grenzintegrale haben. Die
Netzgleichrichter von Schaltnetzteilen müssen es auch vertragen, wenn
der Zwischenkreis geladen wird. Da gibts auch einen sehr großen Strom
für eine sehr kleine Zeit, nur deswegen können die Dinger das ab.
Ansonsten ist das was Du schreibst wirklich vollkommen typisch für
Sperrwandler... große Belastung für die Halbleiter, extreme Spitzen bei
Strom und Spannung... daher werden die Dinger auch so gerne zum Erzeugen
von hohen Spannungen (etliche kV mit dem richtigen Trafo) verwendet. Der
Kern will die als Magnetfeld gespeicherte Energie auf jeden Fall
loswerden und treibt die Spannung in den Wicklungen wenns seiß muß bis
zum Isolationsdurchschlag hoch.
Wildes Nachschwingen, unter Umständen mit starken Funkstörungen
verbunden ist auch typisch, Sperrwandler entstören kann ein Job fürs
Leben werden.
So groß ist das Kühlblech nicht, daß die Diode 66 Grad erreicht halte
ich für völlig in Ordnung.
Vorteil bei dem Ding für den Bastler ist, daß der Trafo nur "in etwa"
passen muß. Also Luftspalt und Leistungsfähigkeit muß vorhanden sein und
die Wicklungen dürfen nicht vollkommen unpassend sein. Den Rest bügelt
die Regelung aus. Ein Sperrwandler, der ohne Überlastung der Halbleiter
500V Ausgangsspannung bringt, kann (bei gleichem Strom) auch genauso gut
3V erzeugen.
