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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Endstufe eines Signalverstärkers


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Autor: cl0rm (Gast)
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Hallo,

mir ist vor ein paar Tagen durch einen Kurzschluss mit einer fremden 
Spannung mein Steuergerät für die Modelleisenbahn durchgeraucht 
(Digitalzentrale).

Dieses muss ich nun wieder in Gang bringen, eine Reparatur lohnt sich 
sehr (Neue Geräte gehen bei 200€ los ;) )

schnell habe ich jedoch festgestellt, dass das eigentliche Digitalsignal 
(1.8V) sowie der zur Erzeugung notwendige Mikrocontroller einwandfrei 
sind.

Nur der Verstärker, genauer gesagt dessen Endstufe, ist durchgebrannt.

Also habe ich mir neue Leistungstransistoren TIP132/TIP137 geholt und 
eingelötet. Mit dem Diagnoseprogramm getestet:
Ruhespannung 21V (Wurzel 2*Eingangsspannung 16V), sollte eigentlich 0V 
sein.
Als ich einen leichten negativen Pegel eingestellt habe, hat sich der 
neue TIP132 mit einem lauten Knall verabschiedet. Es ist also irgendwie 
mehr als nur die Endstufentransistoren kaputt.

Es gibt im Web Archive zumindest eine Serviceanleitung incl. schaltplan:
https://web.archive.org/web/20121222113834/http://www.digibahn.de:80/compulok/download/CompuLok_Uniboost_Service.pdf
Das komische ist, dass alle Spannungen im Boosterteil stimmen, die 
Vorstufe aus T11 und T12 scheint zu schalten, die auf Seite 12 gezeigten 
8V liegen passend je nach Pegel an.

Auch das Relais schaltet korrekt.
Ich weiß nicht mehr weiter, was kann kaputt sein?
Die Widerstände sehen gut aus. kann mir nicht vorstellen, dass die 
kaputtgegangen sind in den ca. 0.5s in denen der Kurzschluss anlag.
Viel kann eigentlich nicht kaputt sein?!

: Verschoben durch Moderator
Autor: cl0rm (Gast)
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Niemand eine Idee?
Ich werde nun einfach mal alle Transistoren ersetzen,
ist ja bei 7 Stück machbar

Hoffentlich funktioniert es danach wieder.

Autor: nachtmix (Gast)
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cl0rm schrieb:
> Niemand eine Idee?

Wozu auch, wenn du schon begonnen hattest planlos drauflos zu 
reparieren:
cl0rm schrieb:
> Nur der Verstärker, genauer gesagt dessen Endstufe, ist durchgebrannt.
>
> Also habe ich mir neue Leistungstransistoren TIP132/TIP137 geholt und
> eingelötet.

Vielleicht solltest du mal ganz genau beschreiben, wie du es angestellt 
hast die Steuerung zu himmeln.

Autor: Jens G. (jensig)
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>eingelötet. Mit dem Diagnoseprogramm getestet:

Was für ein Diagnoseprogramm?

>Ruhespannung 21V (Wurzel 2*Eingangsspannung 16V), sollte eigentlich 0V
>sein.

Wo? An Boost? Dann ist der obere Zweig offensichtlich durchgeschaltet.

>Als ich einen leichten negativen Pegel eingestellt habe, hat sich der
>neue TIP132 mit einem lauten Knall verabschiedet. Es ist also irgendwie

Das wäre dann die logische Folge.

>mehr als nur die Endstufentransistoren kaputt.

Ja.

>Es gibt im Web Archive zumindest eine Serviceanleitung incl. schaltplan:
>https://web.archive.org/web/20121222113834/http://...
>Das komische ist, dass alle Spannungen im Boosterteil stimmen, die
>Vorstufe aus T11 und T12 scheint zu schalten, die auf Seite 12 gezeigten
>8V liegen passend je nach Pegel an.


Na dann fülle doch mal die Tabelle "Booster" für uns aus, und zwar für 
"Betrieb aus", mit neuen, intakten TIPs, unter Beachtung des 
Bezugpotentials.
Oder mit ausgelöteten TIPs am besten auch die anderen Bedingungen 
vermessen.

: Bearbeitet durch User
Autor: cl0rm (Gast)
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Jens G. schrieb:
> Was für ein Diagnoseprogramm?

Es ist in der Software integriert, und dient dazu, einen rein 
positiven/negativen Pegel auszugeben, oder eine eingestellte Spannung 
(vermutlich mit PWM, habe leider kein OSzilloskop).

Die LEDs D17 und D18 leuchteten jedenfalls korrekt, die Spannungen Bpos 
und Bneg der Treiberstufe stimmen auch mit bis zu 8V, gemessen an der 
jeweiligen Bezugsspannung (Vpos/Vneg).

Da nicht sonderlich viele Transistoren verbaut sind, habe ich nun 
einfach alle ausgelötet und von Conrad neue bestellt (auch wenn ich 
einige, zum Beispiel T50, ausschließen kann). Wenn es dann wieder 
hochfliegt, werde ich die komplette Tabelle (bis auf den garantiert 
funktionierenden Teil "Kommunikation") mal ausfüllen und hier hochladen. 
Von den TIPs habe ich gleich 2 Sätze bestellt.

nachtmix schrieb:
> Vielleicht solltest du mal ganz genau beschreiben, wie du es angestellt
> hast die Steuerung zu himmeln.

durch einen Isolierungsfehler lag für einen Bruchteil einer Sekunde am 
Digitalausgang (also zwischen B und O) die Spannung eines 
Phasenversetzten Digitalsignals an. (von einem anderen Booster).
So haben sich die Spannungen vermutlich addiert, was den internen 
Booster zerstört hat (der andere, externe, geht noch).
ca. 0.5 sekunden nach dem Beginn des kurzschlusses hat die 
Kurzschlussüberwachung abgeschaltet. Dannach (ca. 5min später) habe ich 
diesen Behoben, und den Betrieb wieder gestartet. Nun schaltete die 
sicherung aber direkt wieder ab. ich dachte mir, vermutlich ist es noch 
zu Warm am Kühlkörper und habe daraufhin 10min gewartet, bis ich die 
Schaltung erneut in Betrieb nahm. Diesmal schaltete das Relais sicher 
5mal schnell hintereinander (innerhalb von weniger als einer Sekunge), 
dann zeigte das Gerät OK, es lag jedoch keine Spannung an, die TIPs 
waren beide "Open", also nicht kurzgeschlossen, aber definitiv defekt. 
Seither schaltete das Realais aber wieder korrekt, auch, nachdem ich es 
zum test ausgelötet habe.

Autor: Achim H. (anymouse)
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WENN es wirklich der verlinkte Schaltplan ist: Erstmal mit ausgelöteten 
T13/T14 wirklich alle Spannungen bei allen Pegeln testen -- aufgrund der 
hohen Widerstände sollten auch bei mittleren Defekten keine 
zerstörerischen Fehlströme auftreten. Am besten auch die Spannungen an 
T12/T11. BE sollte dort max. ~0,5..0,8V oder aber nahe 0V sein.

Auch in 0,5s kann durchaus ein Widerstand schaden nehmen, oder gar eine 
Leiterbahn. Vor allem, wenn solche Ströme fließen, dass Transistoren 
"mit lautem Knall" durchlegieren.

Was ist eigentlich mit BR31 und BR30? Falls beide Brücken nicht 
vorhanden sind, kann es passieren, wenn SIGP und SIGN beide einen 
mittleren Pegel von ca. 2,5V haben, dass sowohl T12 als auch T11 
durchschaltet, und dann BPos UND BNeg gen 0V gezogen werden, so dass 
auch beide Endstufen-Transistoren durchschalten.

Ansonsten würde ich für weitere Diagnosezwecke erstmal Billig-TUN/TUP 
für T14/T13 einsetzen, und dafür sowohl in deren C- als auch E-Zuleitung 
einen Widerstand im 100Ohm-Bereich setzen.

Autor: cl0rm (Gast)
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Ja, es ist definitiv der verlinkte Schaltplan.

Ich werde wieder schreiben, wenn ich die neuen Transistoren eingebaut 
habe (erstmal alle AUSSER der Endstufe).

sowohl die Platine als auch sämtliche Widerstände sehen sehr gut aus, 
und sollten auch ungefähr stimmen, zumindest soweit ich es getestet 
habe, während sie verlötet waren (ist natürlich unpräzise),
Es hat auch nichts geraucht oder gestunken nach dem Fail...

Ach ja, wenn keine last am Ausgang hängt, wie lange kann man die TIPs 
denn dann ohne Kühlkörper betreiben? 30 Sekunden? oder eher 5 Minuten?

Autor: Achim H. (anymouse)
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cl0rm schrieb:
> Ach ja, wenn keine last am Ausgang hängt, wie lange kann man die TIPs
> denn dann ohne Kühlkörper betreiben? 30 Sekunden? oder eher 5 Minuten?

Wenn gar keine Last am Ausgang liegt, sollte das beliebig lange 
funktionieren. Wenn die TIPs keine Last treiben müssen, fließt auch kein 
Laststrom, und sie bleiben kalt. Allerdings bin ich mir aufgrund oder 
trotz des Schaltplans nicht sicher, ob da wirklich keine (nennenswerte) 
Last vorhanden ist.

Autor: cl0rm (Gast)
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Die neuen Teile kamen heute an, und ich habe sie eingebaut... also erst 
die Transistoren im Stuergerät und die Vortstufe. Kleiner Test ergab das 
gleiche wie zuvor: 8V an BPOS/-8 an BNEG liegen korrekt an.

Leistungstransistoren rein und... Voilà! Funktioniert wieder...

Ein merkwürdiges Phenomän. Erklären könnte ich es mir nur 
folgendermaßen:
a) einer der neuen Transistoren war defekt
b) T11/T12 haben schon bei der minimalen Last als Treiberstufe nicht 
mehr korrekt geschaltet, beim Messen aber schon. Vielleicht waren diese 
auch schon Teildefekt. Immerhin haben die durchgebrannten T13/14 dort 
vermutlich zumindest kurz die Fremdspannung reingepumpt...

Vielen Dank noch einmal für alle Antworten!

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