Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Längsregler in SMPS von HM408 durchgeschmort


von Jan W. (gnarflord)


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Hallo zusammen,

auf meinem Tisch steht ein altes aber feines Hameg 408 Oszi, dass seit 
einiger Zeit ein blödes Phänomen aufweist: Nach ein paar Minuten 
Betriebszeit wird der Schirm dunkel und die Power-LED ist nur noch dimm 
an.
Intern fallen alle Spannungen auf rund die Hälfte ab. Das ganze ist 
spontan und fängt sich manchmal wieder für ein paar Sekunden.

Jetzt wollte ich heute nochmal ans Debuggen und da haut der Klotz 
einfach die Sicherung raus. Frech!

Jedenfalls scheint der Längsregler für die Stromversorgung des 
primärseitigen Switch-Mode-Chips durchgebrannt zu sein. Auf Grund der 
rapiden Desintegration der Widerstände (die höherstehenden; siehe Bild) 
hab ich mich heute auf den Balkon gesetzt und bei Sonnenschein noch alle 
Nachbarn im Explosionsradius gecheckt. Scheint als hätten nur der 
NPN-Darlington sowie die Zenerdiode einen Kurzschluss, was dann die 
Widerstände mit Netzstrom geschmort hat.

Ich hatte jetzt ein wenig Probleme ein Drop-In-Replacement zu finden. 
Würde ein TIP162 mit einer Spannungsfestigkeit bis 380V ausreichen oder 
sollte ich da eventuell noch mehr Puffer wählen? Ich möchte auch nicht, 
dass der nächste Spannungsspike wieder das Zimmer stinken lässt.

Ansonsten wäre wohl auch eine No-Name 2W Zenerdiode in Ordnung, oder? 
Fällt jemanden noch eine Ursache ein oder kann ich von einem langsamen 
Transistor-Tod durch Altersschwäche ausgehen? Schwangere Caps wurden 
bereits gewechselt.

Schöne Grüße und bleibt gesund
Jan

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


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Der BUX84 ist nur die Startschaltung. Im Normalbetrieb wird der SE5560 
dann durch die Diode D405 und R407 gespeist, der BUX84 legt sich 
schlafen, weil am Emitter dann mehr Spannung ist als an der Basis.

Ich würde, um Probleme des SE5560 auszuschliessen, den Chip mal mit 
einem LNG speisen und die Stromaufnahme messen - nicht, das das IC im 
Eimer ist.

Jan W. schrieb:
> Würde ein TIP162 mit einer Spannungsfestigkeit bis 380V ausreichen oder
> sollte ich da eventuell noch mehr Puffer wählen?

Sollte eigentlich ja reichen, weil am Kollektor nicht mehr als 325V 
stehen.
Alternativ sollte auch MJ13003 o.ä. gehen, die man oft mal in den 
Vorschaltgeräten der alten Energiesparlampen findet.

D405 (BAV21) ist übrigens in jedem Fall suspekt, weil sie schon für den 
ersten Fehler verantwortlich sein kann. Die Startschaltung wird dann 
nicht mehr entlastet, sondern muss weiterhin den Strom liefern und das 
hält sie auf Dauer nicht durch. D405 und C414 würde ich also auf jeden 
Fall ersetzen, egal ob sie messtechnisch so tun, als ob sie intakt 
wären.

: Bearbeitet durch User
von A-Freak (Gast)


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Ich würde erwägen die gesamte alte Schaltung stillzulegen und durch 
einen UC3842 zu ersetzen. Der kann den FET direkt ansteuern und braucht 
hinreichend wenig Strom zu Starten daß nur ein mittelgroßer 
Vorwiderstand nötig ist

von Jan W. (gnarflord)


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> Ich würde, um Probleme des SE5560 auszuschliessen, den Chip mal mit
> einem LNG speisen und die Stromaufnahme messen - nicht, das das IC im
> Eimer ist.

Zog jetzt bei 12V ca. 12mA wenn nur GND und Vcc verbunden sind, was mir 
recht typisch erscheint. Muss aber natürlich nichts aussagen, vl tritt 
der Fehlerfall ja nur in bestimmter Konstellation ein.

> D405 (BAV21) ist übrigens in jedem Fall suspekt, weil sie schon für den
> ersten Fehler verantwortlich sein kann. Die Startschaltung wird dann
> nicht mehr entlastet, sondern muss weiterhin den Strom liefern und das
> hält sie auf Dauer nicht durch. D405 und C414 würde ich also auf jeden
> Fall ersetzen, egal ob sie messtechnisch so tun, als ob sie intakt
> wären.

Du hast völlig recht. Die Diode schien jetzt zwar einen typischen 0.63V 
drop aufzuweisen, aber die trivialen Teile lassen sich ja recht easy 
tauschen. Danke für den Fingerzeig, dass der Chip seine eigene 
Versorgung bastelt war mir erst nicht so recht klar. Da flogen aus 
meiner Sicht einfach zu viele Trafowindungen quer über den Schaltplan, 
aber so ergibt das dann doch ein recht logisches Bild :P

Nur als weitere Verständnisfragen, weil ihr das wohl eher durchblickt: 
Dient dann IC402 einzig der Überstromerkennung?
Und was macht die Rückkopplung über IC408? Wird quasi die 5V-Schiene 
direkt über den SE5560 geregelt während die restlichen Spannungen 
Linearregler haben, die sich damit zufriedengeben müssen was bei ihrer 
Spule grad zufällig rausfällt?

Leider ist der SE5560 (verbaut ist NE5560; auf dem Plan steht SE5580, 
Druckfehler?) ein ziemlicher Exot. Wenn also die Triviallösung nicht 
zieht werde ich mich doch mal an den Ersatz durch UC3842 wagen.

Vielen Dank jedenfalls an euch beide! Das hilft mir schon gut weiter.
Grüße
Jan

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


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Jan W. schrieb:
> Nur als weitere Verständnisfragen, weil ihr das wohl eher durchblickt:
> Dient dann IC402 einzig der Überstromerkennung?

Warum Hameg zwei Regelungen drin hat, muss man sie wohl fragen, aber 
IC408 ist der Hauptregler über den Optokoppler und den ErrorAmp des 
NE5560, während IC402 die Spannung einer Trafowicklung misst und den 
NE5560 über den Überstromeingang CS abregeln kann.
Aber warum sie das mit doppeltem Boden machen, kann ich nur vermuten. Es 
geht m.M.n. darum, das die Röhre auf keinen Fall zu viel Heizspannung 
bekommt, deswegen wird noch mal die Trafospannung gemessen. Versagt 
IC408, gibts immer noch IC402.
Ausserdem muss es in einem HM408 einfach auch ein IC408 geben :-P

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Jan W. schrieb:
> Und was macht die Rückkopplung über IC408? Wird quasi die 5V-Schiene
> direkt über den SE5560 geregelt während die restlichen Spannungen
> Linearregler haben, die sich damit zufriedengeben müssen was bei ihrer
> Spule grad zufällig rausfällt?

Nix zufällig, die Spannungen sind eng gekoppelt, entsprechend der 
Windungszahlen.

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


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Jan W. schrieb:
> Wird quasi die 5V-Schiene
> direkt über den SE5560 geregelt während die restlichen Spannungen
> Linearregler haben, die sich damit zufriedengeben müssen was bei ihrer
> Spule grad zufällig rausfällt?

Wird sie ja auch nicht ausschliesslich. Der grösste Stromfresser ist 
zwar die 5V Schiene wg. des ausgedehnten Logikteils im HM408, aber IC408 
bekommt auch die +12V zur Regelung, was gleichzeitig bedeutet, das der 
Trimmer VR401 in der 12V Schiene das gesamte Netzteil regelt.

von Jan W. (gnarflord)


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> Nix zufällig, die Spannungen sind eng gekoppelt, entsprechend der
> Windungszahlen.
Schon klar. Aber sollte mal auf 5V mehr Strom gezogen werden als damals 
bei Trafo-Wahl erwartet muss der Regler ja auch gegensteuern und dann 
steigen nunmal auch bei den anderen Schienen die Spannungen, nicht? Und 
entsprechend mehr Spannungsdifferenz muss dann halt verbraten werden.
Wobei in so einem Oszi ja auch wohl der Strombedarf einigermaßen 
konstant und vorhersehbar ist, weshalb das wohl eher unkritisch ist.

> was gleichzeitig bedeutet, das der Trimmer VR401 in der 12V Schiene das gesamte 
Netzteil regelt.

Hypothetische Situation: Wenn die 5V-Last viel zu niedrig ist, muss sich 
der NE5560 ja richtig zurückhalten, wodurch auch die anderen Spannungen 
einknicken. Nun steckt OpAmp IC406B aber in der Breduille: Sollte seine 
Trafo-Spule unter 12.6V fallen kann er so viel Vollaussteuern wie er 
will, er hat keine Kontrolle mehr über die Referenzspannung. Diese folgt 
dem Spulenausgang minus Spannungsabfall bei T404. Ergo folgen die 
anderen Spannungen ebenfalls nach unten, insbesondere 5V was das Problem 
nur noch schlimmer macht.

Kann das vielleicht mein erstes beschriebenes Problem sein? Nur wilde 
Spekulation, aber das scheint mir eine positive Feedback-Loop zu sein.
Bedeutet außerdem, dass ich das Board nur unter Volllast tatsächlich 
testen kann, also jedes Mal alle fragilen und wirren Flachbandkabel ein- 
und ausstöpseln #Seufz

Ich hoffe ich nerve nicht alzu sehr mit den Fragen, aber ich bringe mir 
Elektronik und Co selber bei und wenn ich schon über die Schaltpläne der 
"großen, alten Meister" stolpere nutz ich die Gelegenheit zur Analyse 
gerne mal. Vor allem wenn man auf Bauteile wartet und eh daheim bleiben 
sollte.

von Jan W. (gnarflord)


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Nachtrag:
Dann würde auch die Stromversorgung über D405 einbrechen und der 
Längsregler müsste versuchen die Kiste am Laufen zu halten, was er auf 
Zeit ja nicht kann.
Kann natürlich auch sein, dass ich vollkommen daneben liege. Bitte 
korrigieren, Kritik ist erwünscht :)

von hinz (Gast)


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Jan W. schrieb:
>> Nix zufällig, die Spannungen sind eng gekoppelt, entsprechend der
>> Windungszahlen.
> Schon klar. Aber sollte mal auf 5V mehr Strom gezogen werden als damals
> bei Trafo-Wahl erwartet muss der Regler ja auch gegensteuern und dann
> steigen nunmal auch bei den anderen Schienen die Spannungen, nicht?

Nur geringfügig.

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


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Die 5V werden aber nun mal belastet und das wussten die Hameg Jungs 
natürlich. Der Trafo ist also so dimensioniert, das auf den 5V auch der 
passende Strom gezogen werden kann. Die Stabilität der anderen 
Spannungen ist sowieso nicht so kritisch wie diese und deswegen sind da 
auch nur ein paar kleine Längsregler verbaut.
TTL ist nun mal anspruchsvoll und sollte nur mit 4,75V - 5,25V versorgt 
werden (wobei wir vor langer Zeit mal 5,15V als optimale 
Betriebsspannung ermittelt haben in einem Medizinprojekt).

Jan W. schrieb:
> dass ich das Board nur unter Volllast tatsächlich
> testen kann, also jedes Mal alle fragilen und wirren Flachbandkabel ein-
> und ausstöpseln #Seufz

Ja, diese Flachbandverbindungen sind ein leidiges Thema bei Hameg, vor 
allem in den alten, komplexeren Geräten. Ebenso wie die Schalter gabs da 
nie eine richtig servicefreundliche und zuverlässige Lösung. Allerdings 
sind die wenigsten Geräte in den ersten 10-20 Jahren kaputt gegangen, so 
das man trotz allem sagen kann, das die Geräte schon haltbar sind.
Dein HM408 ist ja so etwa von 1990, mein HM203-6 ist von 1986... Das 
müssen andere erstmal schaffen.

Du kannst aber das Netzteil schon solo testen, wenn du die 5V mit 2-3A 
belastet - selbst leerlauffest sollte es sein.

von Jochen F. (jamesy)


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Was beim 408 gerne mal für einen Ausfall sorgt, sind die 100nF 
Vielschichtkondensatoren, vor allem auf dem Digitalboard, die hängen 
praktisch alle an den 5 Volt. Durch die große Anzahl wird die 
Fehlersuche dort allerdings recht spannend.
Was auch vorkam bei den Vielschicht-Cs war ein kurzzeitiger 
Zusammenbruch der Kapazität, abhängig von der Temperatur.

: Bearbeitet durch User
von Jan W. (gnarflord)


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> Allerdings sind die wenigsten Geräte in den ersten 10-20 Jahren kaputt gegangen, 
so das man trotz allem sagen kann, das die Geräte schon haltbar sind.
> Dein HM408 ist ja so etwa von 1990, mein HM203-6 ist von 1986... Das müssen 
andere erstmal schaffen.

Fühlt sich auch an, als wäre es wie ein Panzer gebaut. Und dafür 
Schaltpläne und Bedienungsanleitungen von offizieller Seite kostenlos 
geliefert werden bin ich den Freunden bei Sky Messtechnik sehr 
verbunden.

> Was beim 408 gerne mal für einen Ausfall sorgt, sind die 100nF
> Vielschichtkondensatoren, vor allem auf dem Digitalboard, die hängen
> praktisch alle an den 5 Volt. Durch die große Anzahl wird die
> Fehlersuche dort allerdings recht spannend.
> Was auch vorkam bei den Vielschicht-Cs war ein kurzzeitiger
> Zusammenbruch der Kapazität, abhängig von der Temperatur.

Hm, kann natürlich gut sein. Wäre es vl sinnvoll das dicke Logikboard 
rauszunehmen und an einem LNG mit 5V zu versorgen? Dann könnte ich per 
Heat-Gun oder so auf Tuchfühlung gehen und herausfinden ob da etwas 
temperaturabhängige Probleme macht. Natürlich erst, wenn ein Tauschen 
der defekten Komponenten wieder den ersten Fehler hervorbringt.

Oder ist das eher ultra-dämlich, weil dann alle Eingänge floating sind 
und ich mir dann erst recht was durchbrennt?

von Jochen F. (jamesy)


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Ich hatte mich eventuell etwas mißverständlich ausgedrückt: Die 
Vielschicht mit dem thermischen Ausfall sind nur kurzzeitig. Wenn auf 
dem Digi-Board etwas gekurzt ist, dann am besten mit Netzteil auf 
Konstantstrom messen und mit einem Voltmeter die Spannungsdifferenzen 
auf dem Board verfolgen.

von Jan W. (gnarflord)


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Ich sehe. Hab mal das Board testweise angeschlossen und es zieht bei 5V 
ungefähr 1.2A
Hört sich nach viel an, aber es ist ja auch ein ziemliches Gattergrab. 
Hört sich für mich also typisch an. Aber langfristig hab ich mir das 
noch nicht angeschaut, könnte ja auch später dann wegbrechen.

von Jochen F. (jamesy)


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1,2A klingt realistisch. Dann war es wenigstens nicht dieser Fehler ;-)

von Jan W. (gnarflord)


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Trotzdem danke für's Feedback, ist auf jeden Fall erwünscht :P

von Jan W. (gnarflord)


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Ok, nun das Update:
Die durchgeschmorten Teile wurden ersetzt. Jetzt sitze ich wieder an 
Fehlerfall 1:
Für ein paar Sekunden sind alle Spannungen stabil, dann hör ich ein 
kurzes Fiepen (da stolpert der Schaltregler wohl ein wenig) und die 
Spannungen kollabieren auf knapp die Hälfte. Wenn ich die Spannung 
direkt an Vcc und GND des NE5560 messe erhalte ich erst 14V, die dann 
nach dem Fiepen auf 9V-10V runterfallen.

Die Startup-Versorgung über T403 funktioniert wohl, aber aus der Spule 
W2 fallen auch vor dem Zusammenbruch nur mickrige 50mV, die ich an C408 
messen konnte (wurde ebenfalls ersetzt).
Habe jetzt auch mal den Trafo ausgelötet, alle Spulen sind immer noch 
schön isoliert, Widerstand über W2 ist ca. 0.15 Ohm, über W1 ca. 0.35 
Ohm (ja, Multimeter ist genullt).
Widerstand über C408 ist 51.5 Ohm, also 51.1 Ohm über R406 plus ein paar 
Zerquetschte von der Spule.
Ich steh jetzt ein wenig auf dem Schlauch: Zum einen scheint W2 keinen 
Kurzschluss zu haben, zum anderen kann sich hier aber keine Spannung 
aufzubauen, obwohl durch den Trafo beim Starten ja doch ein guter Strom 
fließt, ich teste ja belastet...

von Jochen F. (jamesy)


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Nun ist die Zeit gekommen, das Gerät in Teilen zu versorgen. Also die 
Versorgung der verschiedenen LP aus dem Sockel ziehen, und gucken, ob 
der Fehler sich verändert. Die Beschreibung sieht für mich danach aus, 
als ob der Trafo sekundär einfach zu sehr belastet wird. Komisch ist in 
dem Zusammenhang die mehrere Sekunden lange Karenzzeit - daher tendiere 
ich zu einem Fehler in der digitalen Elektronik, die beim Hochlaufen 
dann erst so viel Strom zieht.

von Jan W. (gnarflord)


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Ich beiß mir in den Arsch: Beim Herumstochern hab ich wohl zwei Beinchen 
überbrückt oder so, jedenfalls hab ich mir nun auch den dicken Power-FET 
durchgeschmort. Und dabei kann ich ja nichtmal die Ausrede mit dem 
Schlafmangel bringen!
Für alle die daheim mitspielen: Das ist ein STHV82 mit 800V, 5.5A und 2 
Ohm Rds. Da hab ich leider keinen passenden Ersatz in der Grabbelkiste, 
ich muss also nochmal ein paar Tage warten, bis ich wieder andere random 
Teile auf dem Board grillen kann. #Seufz

@Jochen
Ja, da hatte ich mich undeutschlich ausgedrückt: Dieses Verweilen für 
ein paar Momente passiert nur, wenn ich das Netzteil im Oszi habe. Da 
An- und Abschließen eine kleine Qual ist verbinde ich auch nur den 
Stecker mit den ganzen Spannungen. Ansonsten nutze ich aber eine 
künstliche 4 Ohm Last an der 5V-Supply. Das gibt also 1.25A, was so 
ziemlich dem Verbrauch des Logikboards alleine entspricht. Da knickt der 
Regler auch sofort auf die Hälfte ein und bleibt dann da auch liegen. 
Faule Sau.

von Jochen F. (jamesy)


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Okay, das engt die Sache erheblich ein. Ich kenne das "Nachfolgemodell" 
des 408-er Netzteils sehr gut, das einen TDA4605 drin hatte.
Die mehreren Sekunden deuten dann darauf hin, daß eventuell eine 
sekundäre Gleichrichterdiode dann defekt ist, wenn sie etwas erwärmt 
wird. Solch fiese Fehler sind mir schon untergekommen. Oder ein Elko, 
der erst nach ein paar Sekunden "auf Durchzug" schaltet.
Wenn der Fehler da ist, probiere doch einmal alle Spannungen zu messen - 
diejenige, die im Verhältnis weniger bringt als sie sollte, müßte Schuld 
an der Sache sein.
Den HV82 hätte ich noch hier, wenn alle Stricke reißen....

von Jan W. (gnarflord)


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> Die mehreren Sekunden deuten dann darauf hin, daß eventuell eine
> sekundäre Gleichrichterdiode dann defekt ist, wenn sie etwas erwärmt
> wird. Solch fiese Fehler sind mir schon untergekommen. Oder ein Elko,
> der erst nach ein paar Sekunden "auf Durchzug" schaltet.

Zwar hätte ich Komponenten, die ich unter -MEINEM- Dach mit Obhut, Liebe 
und Strom versorge niemals zugetraut mir solch einen Dolchstoß in den 
Rücken zu verpassen, aber du hast höchstwahrscheinlich recht.

> Den HV82 hätte ich noch hier, wenn alle Stricke reißen....
Ach, i wo! Der ist generisch genug um einfach Ersatz zu finden. Aber 
wirklich liebes Angebot von dir :)

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


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Jan W. schrieb:
> mit Obhut, Liebe
> und Strom versorge niemals zugetraut

Naja, Beinchen kurzschliessen zeugt nun mal nicht von Liebe :-P

Jan W. schrieb:
> ein STHV82 mit 800V, 5.5A

IRFBC40 sollte klappen, wenn du z,B, noch einen alten Nokia Monitor 
schlachten kannst.

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