KEF Model 30b Subwoofer defekt (erst brummen, dann Sicherung raus)

[Olli Z. (z80freak)]

Hallo,

ich habe einen ca. 16 Jahre alten Subwoofer von KEF mit der Bezeichnung 
"Model 30b". Es ist ein aktiver Subwoofer und ich habe ihn immer über 
die CYNCH-Buchse mit Audio versorgt.

Vor einiger Zeit fing er nach dem einschalten an zu brummen, das hörte 
aber nach einigen Minuten wieder auf. Da ich ihn eher selten nutze, habe 
ich das nicht weiter verfolgt.

Vorgestern ging er nach dem einschalten gar nicht mehr. Die 1A 
Schmelzsicherung war hin. Ein auswechseln brachte nichts, wieder hin. 
Gehäuse geöffnet und keine sichtbaren Verschmorungen etc. gefunden. Eine 
stärkere Sicherung rein gemacht (3,15A) und die hat erstmal gehalten. 
Das brummen war wieder zu hören, ganz ohne Audio-Quelle.

Auf dem Leistungsteil der Endstufe (eigene Platine) sind zwei dicke 
Kondensatoren (4.700uF/63V) verbaut. Sowas hab ich immer in Verdacht bei 
alten Geräten. Das sind vermutlich Glätt- oder Pufferkondensatoren der 
Endstufe. Also wollte ich mit dem Oszi nachschauen was da los ist. Die 
Endstufe wurde aber derart heiß das ich die sofort wieder ausmachen 
musste. Zuerst dachte ich es könnte daran liegen das ich sie ohne den 
Lautsprecher in Betrieb nahm. Aber auch mit ihm wird es innerhalb von 
Sekunden so heiß das schon leichter Rauch aufsteigt.

Wie könnte ich nun weiter vorgehen ohne noch mehr kaputt zu machen?
Leider finde ich im Netz keine Schaltpläne von dem Teil, nur von anderen 
KEF-Subwoofern, die aber zumindest vom Platinenlayout anders aufgebaut 
sind.

In der Endstufe werkelt ein 2SA1302 und ein 2SC3281 an einem NEC 
uPC1298V. Der Leistungsteil hat ein Relais. Nur wenn ich diesen mit dem 
Steuerteil verbinde zieht das an. Das Relais scheint aber nicht blos den 
Lautsprecher zu schalten, sondern die gesamte Versorgung (Sekundär vom 
Trafo).

Vermutlich ist eh etwas defekt, sonst hätte es nicht die Sicherung 
geschmolzen.

Zum wegschmeißen wär mir das Teil zu schade und reparieren lassen zu 
teuer. Muss also selbst sehen wie ich das wieder hinbekomme und bin 
daher für Tipps dankbar (und JA ich weiß das ich gleich beim brummen 
hätte schauen sollen... ja ja ja. Asche auf mein Haupt)

[Luca E. (derlucae98)]

Olli Z. schrieb:
> Eine stärkere Sicherung rein gemacht (3,15A) und die hat erstmal
> gehalten. Das brummen war wieder zu hören, ganz ohne Audio-Quelle.

Sehr sinnvoll. Du legst doch auch kein Holz nach, wenn du ein Feuer 
löschen willst...

Ich würde mal die Endtransistoren durchmessen.

[Pete K. (pete77)]

Olli Z. schrieb:
> das schon leichter Rauch aufsteigt.

Dann ab in die Tonne damit. Oder wird hier nur der Staub geröstet? :-)

Möglicherweise schaukelt sich hier etwas auf, das kann an Kondensatoren 
liegen, die platt sind.
Google man nach Transistortester oder Bauteiletester, sehr hilfreich für 
so etwas, wenn man kein Oszi hat.

Für das Messen erst einmal die Spannungen mit einem Voltmeter prüfen und 
wenn möglich, den Leistungsteil abklemmen.

Kondensatoren auslöten und prüfen.

[Marian (phiarc)]

Wahrscheinlichste Fehlerursachen bei Audioverstärkern

- Ruhestrom verstellt, weil billiger Trimmer benutzt (schlechter 
Kontakt, möglicherweise auch Drift, aber nie erlebt)
- Ruhestrom durchgegangen, weil Trimmer im falschen Zweig sitzt
  (oder Ruhestrom durchgegangen, weil die thermische Auslegung falsch 
war)
  - Eine oder beide Seiten der Endtransistoren, oft mit Treiber, zerlegt
- Überlast
  - Eine oder beide Seiten der Endtransistoren, oft mit Treiber, zerlegt
- Elkos platt

Da die Endstufe heiß wird, eher einer der ersten drei Punkte.

[A-Freak (Gast)]

Eventuell ein kleiner Elko ausgelaufen und die Soße hat sich dem µPD 
genähert.

Wenn da Kriechströme fliesen grillt es die Endstufe.

Und niemals eine stärkere Sicherung hinein, das ist der schnellste Weg 
den Schaden erst richtig zu vergrößern.

[mhh (Gast)]

Mit dem Blick in das Datenblatt des µPC1298V hättest Du schon mal einen 
brauchbaren Schaltplan der Endstufe für den ersten Moment.

Wenn die 0,25 Ohm/ 10 Ohm/ 33 nF/ 68 nF im Ausgangsbereich in Ordnung 
sind und es keine kalten Lötstellen gibt, kann der µPC1298V durchaus 
auch selbst defekt sein.

[Olli Z. (z80freak)]

Danke für den Tipp mit dem Datenblatt. Ich hatte schon eines, aber da 
war keine Beispielbeschaltung bei. Auf dem originalen von NEC schaut das 
besser aus.

[Olli Z. (z80freak)]

So, nachdem das gute Stück einige Monate nutzlos in der Ecke stand hab 
ich mich heute mal wieder dran gemacht.

Als erstes habe ich die Power-Amp Platine ausgebaut und die Schaltung 
mit der aus dem Datenblatt (Beispielapplikation) verglichen. Die waren 
nahezu identisch. Jetzt habe ich jedenfalls einen schönen sauberen Plan, 
mit allen Komponenten, Werten und Bezeichnungen. Ist ja auch was wert 
:-)

Dann habe ich mir die Bauteile angeschaut. aber nichts "geplatztes" oder 
"verschmortes", geschweigedenn "ausgelaufenes" gesehen.

Danach ging ich auf die Suche nach fehlerhaften Bauteilen. Als erstes 
habe ich die Sekundärspannungen des Trafos gemessen (unbelastet). Am 
Power-Teil hat der einen Mittelabgriff. Außen sind es 80V AC und zum 
Mittelabriff je 38V AC.

Als nächstes habe ich dann die beiden Leistungstransistoren 
(2SC3281->NPN und 2SA1302->PNP) ausgelötet und getestet. Und siehe da, 
beide Transistoren haben von Emitter nach Kollektor volldurchgang in 
beiden Richtigungen.

Ich glaube da brauch ich garnicht weiter testen, die sind hin!

In ebay bekommt man diese Typen ab 2 Euro das Stück. Leider gibt es dort 
viele Plagiate und auch andere Klassen. Auf meinen steht "TOSHIBA" und 
die haben den Klassencode "R". Scheinbar originale kosten gute 20 Euro. 
Angeblich haben die Nachbauten und die "O"-Typen schlechtere, 
nicht-lineare, Kennlinien.

Nun, bevor ich das studiere geb ich das Geld halt aus, dachte ich mir.

Jetzt ist auch zumindest klar warum es die Sicherhung am Gerät 
rausgehauen hat und die Dinger so Bock-Heiß wurden.

Was ich nicht weis ist, ob auch andere Bauteile in Mitleidenschaft 
gezogen wurden. Die Kondensatoren sehen allesamt gut aus. Widerstände 
und Kerkos gehen eigentlich nicht spurlos kaputt. Jetzt könnte noch der 
Treiber (uPC1298V) hin sein. Der kostet hier auch so um die 20 Euro.

Kann ich das irgendwie vorher testen?
Im beigefügten Bild sind die defekten Transistoren rot durchgestrichen. 
Sollte ich mit nem Oszi dort ein Signal sehen?
Oder kann ich die Schaltung ohne die Transistoren garnicht betreiben?
Könnte ich zum testen die Transistoren einfach durch Kleinsignal 
NPN/PNPs ersetzen und z.B. anstelle dem großen SW-Lautsprecher einen 
kleinen 0.5W dran hängen?

[Alfred B. (alfred_b979)]

Olli Z. schrieb:
> Kann ich das irgendwie vorher testen?

Hast Du eigentlich den "Test Circuit" im Datenblatt entdeckt?

Olli Z. schrieb:
> Könnte ich zum testen die Transistoren einfach durch Kleinsignal
> NPN/PNPs ersetzen und z.B. anstelle dem großen SW-Lautsprecher einen
> kleinen 0.5W dran hängen?

Alles schön angepaßt, und schön vorsichtig, mit zusätzlichen und 
größeren Widerständen, und, und... auch möglich. Aber dazu kann man 
sicherheitstechnisch noch sehr viel mehr sagen, falls Dir der 
Test-Circuit wirklich gar nicht gefällt...

[Olli Z. (z80freak)]

Alfred B. schrieb:
> Hast Du eigentlich den "Test Circuit" im Datenblatt entdeckt?

Ja, habe ich gesehen und bevor ich einen neuen auf gut Glück kaufe oder 
mit dem vorhandenen riskiere die neuen Transistoren gleich wieder zu 
grillen, will ich gern einen Test machen. Bitte hilf mir doch dabei, 
denn ich bin noch etwas ratlos wie ich das nun konkret durchführen soll.

Zuerst habe ich den IC ausgelötet und mit Drahtbrücken auf einem 
Breadbord verkabelt. Die Bauteile im "Test-Circuit 1" (siehe Bild) habe 
ich soweit alle da und ebenfalls auf dem Steckbrett verschaltet.

Einzig die Transistoren habe ich nicht (2SC1844F). Kann ich da auch 
andere NPNs nehmen? Mir ist die Funktion an der Stelle nicht klar und ob 
es da wirklich auf die Kennlinie/Werte des genannten Typs ankommt. Habe 
schon nach Vergleichstypen gesucht, aber die waren genauso exotisch. 
Hier mal die Daten des Transistors:

2SC1844
Maximum collector power dissipation (Pc), W: 0.5
Maximum collector-base voltage |Ucb|, V: 60
Maximum collector-emitter voltage |Uce|, V: 60
Maximum emitter-base voltage |Ueb|, V: 5
Maximum collector current |Ic max|, A: 0.1
Transition frequency (ft), MHz: 50
Collector capacitance (Cc), pF: 4.8
Forward current transfer ratio (hFE), min: 400

Jetzt habe ich mal etwas rumgesucht und bin auf den BC546C gestoßen, der 
hat diese Daten:

Maximum collector power dissipation (Pc), W: 0.625
Maximum collector-base voltage |Ucb|, V: 80
Maximum collector-emitter voltage |Uce|, V: 65
Maximum emitter-base voltage |Ueb|, V: 6
Maximum collector current |Ic max|, A: 0.1
Transition frequency (ft), MHz: 150
Collector capacitance (Cc), pF: -
Forward current transfer ratio (hFE), min: 420

Also absolut ebenbürdig. Den würde ich nehmen wollen, wenn nichts 
dagegen spricht.

Dann ist noch die Frage wie ich denn nun teste? Das erkenne ich noch 
nicht aus den Daten. Ich muss ja irgendwelche Schaltsituationen 
einstellen und dann an den angegebenen Punkten Werte ermitteln. Auch die 
Betriebsspannung sehe ich noch nicht so. Kann ich da zum Test einfach 
die vom Subwoofer nehmen, also so ca. +-40V?

Achja, wo wir gerade bei Transistoren sind. Die kaputten 
Leistungstransistoren, 2SC3281-R und 2SA1302-R gibt es auch als "-O" 
Varianten, deutlich günstiger. Dies ist die hFE-Klassifizierung. Beim 
"R"-Modell ist dort 55-110 angegeben und beim "O"-Modell 80-160. Was 
bedeutet das nun? Welcher ist besser, oder sollte ich wirklich den 
teureren R nehmen und warum?
Für mich sieht es so aus, als wäre der Bereich des O-Modells größer und 
damit besser, oder ist das falsch? Ist das gar ein Toleranzfaktor?

[Olli Z. (z80freak)]

Ich habe jetzt die Test-Schaltung vom Datenblatt mit der +-46V 
Stromversorgung des Subwoofers verbunden und die Schalterstellungen für 
die Tests "Icc" und "Voff" gebracht und gemessen.

Icc (im Test-Plan wurde nur der Strom der positiven Spannungsquelle 
geprüft, habe das gleiche aber auch mit der negativen gemacht) hatte 
20mA. Das ist, wenn ich es richtig verstanden habe, der Ruhestrom und 
perfekt innerhalb der Datenblatt-Parameter.

Voff (damit ist wohl Voffset gemeint) hatte 2mV, also eigentlich auch 
perfekt.

Diese beiden Tests würden den Baustein ja als OK entlasten. Dennoch wird 
der Chip heiß. Innerhalb von 2 Minuten hat der Kühlkörper bereits 30°. 
Das finde ich, bei einem unbelasteten IC, nicht als ok.

Selbst wenn ich rechne 46V * 0,02A komme ich nur auf knapp 1W. Verdopple 
ich das wegen positiver UND negativer Betriebsspannung, sind es 2W. Kann 
das wirklich "normal" sein? Was macht der kleine denn, wenn er mal 
richtig was zu "treiben" hat? Dann muss das Ding ja kochen...

FAZIT: Nach diesem Test bin ich leider nicht schlauer wie vorher, 
zumindest nicht in der Sache ;-)

[Olli Z. (z80freak)]

So, mein Subwoofer "wooft" nun wieder ;-)

Letztlich waren es nur die beiden Endstufentransistoren. Warum auch 
immer die Dinger den Geist aufgegeben haben. Habe mir neue für 20,-€ 
besorgt (baugleiche Modelle, "R"-Ranking).

Nachdem ich den uPC1298V mittels der im Datenblatt vorhandenen 
Testschaltung geprüft hatte und die korrekten Werte bekam, habe ich 
diesen nicht gewechselt. Das der Chip auch im Ruhezustand (bei ca. 20mA 
Stromaufnahme) recht warm wird, ist wohl normal. Letztlich fallen dann 
dort gute 2W ab.

Bevor ich die Transistoren eingelötet habe, habe ich die B/E-Strecke mit 
je einem 390 Ohm Widerstand überbrückt und die Ruhespannung gemessen. 
Diese war, wie bei der Testschaltung, ca. 20mV. Dann habe ich die 
Transistoren eingelötet und anstelle einer 1A-T Sicherung eine 0,25A-F 
eingesetzt. Nachdem alles ok war, die stärkere Sicherung rein und mit 
einer Frequenz vom Generator getestet.

Bislang alles gut. Ich hoffe das bleibt so und der uPC hat keinen 
thermischen Defekt der sich erst nach Stunden zeigt. Falls doch, weiss 
ich was ich zu tun hab und muss es als Lehrgeld verbuchen ;-)

[Alfred B. (alfred_b979)]

Sorry, war verhindert. Dachte nicht, ich wär hier der einzige... :(
Viel Glück damit weiterhin.

[Olli Z. (z80freak)]

Mit dem uPC Treiber kennt sich scheinbar wirklich niemand aus...

[Bert 0. (maschinist)]

Hallo Olli,

Im Datenblatt, S.7, Mitte, sind doch die Verlustleistungsdiagramme, 
danach kommt das schon hin mit Deiner beobachteten Verlustleistung von 
knapp 2W, wenn Du im RL=390R Diagramm für +-46V ganz an den linken Rand 
schaust.

Der Ruhestrom von typ. 20mA ist für den Ausgangstreiber notwendig.

Im ersten Diagramm auf S.6 ist auch die Rede von "Aluminium heat sink" 
und "Silicon grease" um die Verlustleistung abzuführen.

Auch für die Testschaltung bei +-46V Versorgung ist ein Kühlkörper 
erforderlich.


Gruß... Bert

[Peter D. (peda)]

Olli Z. schrieb:
> Warum auch
> immer die Dinger den Geist aufgegeben haben.

Die Endtransistoren haben keinerlei Schutzbeschaltung. Sowas wird in 
Konsumgütern gerne eingespart. Meistens ist nur ne träge DC-Überwachung 
drin, um die teuren Lautsprecher zu schützen.

Wenn Du gerne auf Anschlag drehst, daß beim Nachbarn der Fußboden bebt 
und die Lampen wackeln, kann das wieder passieren.

[Olli Z. (z80freak)]

Danke Bert. Beruhigend zu wissen das ich da schon richtig lag!