Schaltnetzteil (klein) defekt

Der chaotische Hauptfaden

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timaks
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Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von timaks »

Hallo z'samm,

mich ärgert da ein Schaltnetzteil Es ist ein Steckernetzteil für 12V 1A. Habe ich noch genug von rumliegen ich möchte aber gern wissen, was da passiert.
Symptom: Spannung bricht unter (wenig) Last stark ein (bei 50 mA auf ca. 4V).
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Bild

Bis jetzt getestet:
- Stabi-Elko (sekundär) mit 1000µ gemessen (ok), trotzdem mal getauscht
- alle Dioden getestet
- Ladeelko gemessen (ok) und gewechselt
- 3. Elko gemessen (ok) und getauscht

Bei Belastung bleibt die Spannung am Ladeelko weitestgehend stabil (ca. 320V)
Sekundärspannung am Übertrager sieht so aus:
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Ich denke da ist was mit der Rückkopplung. Habe den Sekundärpart mal rausgepinselt:
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Hat da einer ne Idee?

Edith meint, ich Vollhorst habe vergessen, den Stabi-Elko sekundär einzuzeichnen. Er ist aber da!
Jannyboy
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von Jannyboy »

Hallo,

Die Kapazität der Elkos ist nicht so wichtig, der ESR ist wichtig.
Da das Netzteil kein Optokoppler hat der Hops gehen kann. Würde ich auf Windungsschluss im Trafo tippen. Oder die Transe hat nen Schuss.

Grüße
Jan
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Landjunge
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von Landjunge »

Welche Funktion hat die kleine unbeschriftete Diode? Die große ist wohl eine SR306
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Chefbastler
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von Chefbastler »

Die Unpolarisierte Diode ist vermutlich ein Diac der zum anschwingen und warscheinlich auch im Betrieb für erzeugung scharfer Schaltflanken benutzt wird. Da müsste dann noch irgendwo ein Kerko sein der möglicherweise hin ist.

Das ist ne uralte Schaltung was der Chinese sich warscheinlich irgendwo abkopiert hatte und mit nur einem Transistor auskommt. Dessen Lerlaufspannung warscheinlich irgendwo nach oben wegläuft und Leerlauf sicherlich auch nicht sonderlich gut verträgt. Gernerel wird die Ausgangsspannung ziehmlich Lastäbhängig sein.

Ich würde mich in einer solch billigen Wandwarze nicht alzuviel Zeit verschenken.
Giebt mittlerweile ordentliche Netzteile mit richtigen Spannungsregler und PWM-Regelung.
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Bastelbruder
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von Bastelbruder »

Ich seh da erstmal einen Durchflußwandler. Indiz ist die Diode am dritten Primärpin des Trafos. Der kommt notfalls ohne Spannungsregelung aus und ist dann mindestens so gut wie die klassischen Eisenschweine.
Kondensator für den DIAC ist auch da, das ist der kleine blaue und die Starthilfe im Millisekundentakt geht auch.
Windungsschluß möchte ich vollkommen ausschließen, ich hätte jetzt eher D9 in Verdacht.
Was mir auch noch ein bißchen fehlt, ist die positive Betriebsspannung bzw. der Strom an der Basis des Transistors. Wie heißt der Kumpel?

Das Oszillogramm zeigt den Leerlauf. Wie sieht das unter Last aus?
Habe ich noch genug von rumliegen
heißt das, daß da noch ein paar von dieser Sorte sind?
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timaks
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von timaks »

Der Lurch heisst C3149.
Und bei Belastung sieht das Bild genauso aus nur etwas in x-Richtung gestaucht.
12V 1A habe ich noch in vielen Arten da.
Da ist eventuell auch ein baugleiches dabei - habe ich aber noch nicht in Betracht gezogen da es nicht geschraubt ist und geknackt werden muss.
Ich wollte halt verstehen was da passiert.
Meine erste Idee mit Stabi-Ko war ja nix, auch wenn das Fehlerbild gepasst hätte.
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Bastelbruder
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von Bastelbruder »

Jetzt wird ein Schuh draus, die Basis ist auf Masse und die Impulse vom DIAC werden im Emitter eingespeist!

Der Strom durch den Gleichrichter muß auch durch den Steuertrafo und unterstützt auf dem Weg die Ansteuerung.
Die eigentliche Rückkopplung geht phasenrichtig durch die beiden Dioden in Reihe und den Start-C zum Emitter, genau wie beim zwei-Watt-UKW-Sender, der Gleichstrom fließt durch den 10-ohmer und den Steuertrafo.
Die Diode in der Emitterleitung schützt die versteckte BE-Zenerdiode.

Eigentlich sollte das Teil unter Belastung Sinusschwingungen produzieren, die Frequenz von etwa 50 kHz ist die Resonanz des Trafos mit all den angeschlussenen parasitären Kapazitäten. Bei noch höherer Belastung wird aus dem Sinus eventuell ein Trapez mit etwas abnehmender Frequenz.

Und bei Überlast geht der Rückkoppeltrafo in Sättigung und nimmt damit die Ansteuerung weg.

Ich bleibe bei der genannten Diode als Fehlerursache.
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timaks
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von timaks »

Ich hatte alle Dioden gemessen und für ok befunden.
Die besagte D9 ist eine SF11 (50-600V, 1A, super fast).

Ich habe eine 1N4007 reingepackt, da wurde es etwas besser (bei 50mA Einbrauch auf 9V) aber immer noch nicht ok.
Da die 4007 keine super fast ist habe ich eine 1N5817 genommen (20V, 1A, Schottky) aber da brach die Spannung bei 50mA Belastung auf 1V zusammen.
Die Diode scheint also eine Rolle zu spielen.
Kann ich noch was testen?
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Bastelbruder
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von Bastelbruder »

Ich hab da mal eine Simulation zusammengeklickt,
:oops: die beiden Trafos sind falsch gepolt, L3 und L5 müssen umgedreht werden
wandwarze.png
wandwarze.png (8.92 KiB) 3337 mal betrachtet
die hat mit Schätzwerten für die beiden Trafos und einem etwas dickeren Transistor auf Anhieb funktioniert. Was mir fehlt ist das tatsächliche Übersetzungsverhältnis des kleinen Trafos.
Zur Funktion: Das ist also ein Durchflußwandler, der wird per DIAC regelmäßig gestartet (funktioniert) und rückgekoppelt über die Gleichrichterdiode, zumindest so lange da Strom fließt. Wenn der Ausgangskondensator auf Spannung ist, geht der Strom runter, die Rückkopplung zurück und der Oszillator geht aus. Die Ausgangsspannung ist tatsächlich bloß eine Funktion des Übersetzungsverhältnisses am Haupttrafo, es findet keinerlei Stabilisierung statt.
Die Simulation meint, daß die Schwingung deutlich weniger gedämpft sein sollte, ich weiß aber nicht so recht.
L2 und D4 sind "bloß" zur Entladung der Streuinduktivität, damit die Spannungsspitzen am Transistor nicht ganz so hoch werden. Man spart so den Snubber und die Energie wird 100%ig recycled.
Die Startmimik habe ich durch den einmaligen Impuls ersetzt, zusammen mit der Diode. Die Widerstände sind in der Realität etwas kleiner, das hat mit der eigentlichen Funktion aber kaum zu tun.

Das Übersetzungsverhältnis des kleinen Trafos läßt sich im ausgeschalteten Zustand mit dem Skop messen, als Testgenerator eignet sich der Kalibrator. Vom Bild läßt sich sogar die Induktivität abschätzen.

Interessant ist der Spannungsverlauf beim Einschalten, konkret: wie lange braucht der Wandler um die 12 V aufzubauen?
Und natürlich das Oszillogramm bei mittlerer Last.
Zuletzt geändert von Bastelbruder am So 6. Jan 2019, 12:25, insgesamt 1-mal geändert.
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timaks
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von timaks »

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430µH und 1,46 Ohm habe ich bei der Seite mit den vielen Windungen gemessen.
Bei der anderen Seite kamen keine plausiblen Werte heraus bzw. meine Schätzeisen sind zu ungenau dafür.
Ich habe aber mal die 300mV des Oscars eingespeist - es kamen ziemlich genau 30mV heraus.
Was ich nicht verstehe: egal ob viel:wenig oder wenig:viel... (in beiden Richtungen gemessen)

Zum Startverhalten habe ich ein Video gedreht, sieht für mich aber nach normalen, schnellen Anschwingen aus:
http://www.mediafire.com/file/a17wm335v ... 2.mp4/file

(Wenn jemand einen anderen Hoster kennt, bitte nennen - mir fiel auf die schnelle kein andere ein und das File ist 10 MB groß)

Uuuargh, mein Skope ist gerade Matt-reif. Es kackt einfach ab. Eine Baustelle mehr...

Egal, der Trend geht zum Zweitscope.

Normalzustand (unbelastet):
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Mit einer 12V / 0,05A Lampe:
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Mit 24 Ohm (=500mA):
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Bastelbruder
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von Bastelbruder »

Der erste Fehler war meiner, die Polarität der Übertrager habe ich jetzt umgedreht, das war vorher nämlich ein Sperrwandler. :oops: Jetzt ist er auch deutlich schneller beim Hochfahren.

Der kleine Übertrager geht bei 1 kHz des Kalibrators natürlich in die Sättigung und produziert e-Kurvenförmige Nadelimpulse in der 1 µs-Region. Ich hätte auf einer Seite eingespeist und ohne die Schaltung zu ändern beide Spannungen gemessen. Dabei tritt natürlich das Problem der gemeinsamen Masse und der dortige Spannungsabfall auf. Das Foto bestätigt zumindest teilweise meine Vermutung, ich hab jetzt 1:10 entsprechend 4,3 : 430 µH eingesetzt. Damit läuft die Schaltung aber deutlich beschissener.

Mich hätten eigentlich bloß die ersten drei Bursts interessiert, der allererste muß mindestens eine Millisekunde aktiv bleiben bis der Ausgangselko auf Spannung ist. Die Polarität der Oszillogramme irritiert mich, wo wurde da eigentlich gemessen? Die Masseflächen beider Platinenhälften sind identisch mit Minus und den Massen der Simulation.
Das letzte Bild mit Last zeigt eigentlich korrektes Verhalten, nachdem vorher die Spannung da war ist der Oszillator irgendwann abgestorben und mit dem erneuten DIAC-Start braucht er 4 Perioden um die Spannung am Kondensator wiederherzustellen. Die Amplitude erreicht allerdings bloß 5 Volt, dann ist der Strom so weit runter daß er wieder ausgeht. Die Spitzen nach unten ist der oben erwähnte Schrott aus der Streuinduktivität. Ohne Last kommen 15 V, mit kleiner Last sind das 9 Volt. Irgendwie sehe ich nicht die korrekt runtertransformierte Primärspannung. Es sieht so aus als wären die 5 Volt korrekt und die Ausgangsspannung läuft im Leerlauf hoch, das läßt aber das Prinzip garnicht zu.

Wenn der Rückkopplungstrafo eh schon ausgebaut ist: Hast Du einen Steuerringkern von einer alten Ökofunzel rumliegen? Probier den mal mit 3 : 6 Windungen, die hohe Windungszahl auf die Hochspannungsseite. Polarität gleichsinnig, nicht wie auf dem blaugrauen Schaltbild.
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timaks
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von timaks »

Die Oszillogramme habe ich direkt an der Sekundärseite des Übertragertrafos gemessen.
So, mal schnell eine Spule gebastelt (ich hoffe, der Kern passt einigermassen dazu):
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Die wohnt jetzt da:
Bild

Jetzt steigt die Ausgangsspannung gaaaanz laaangsaaam an. In 30 Sekunden sind 10V erreicht. Und bei Belastung bricht sie sofort zusammen.
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Bastelbruder
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von Bastelbruder »

Ok, ich weiß daß ich fast nichts weiß.
Die Originalschaltung ist in engen Grenzen funktionsfähig. Ob der Ausgangselko zu hochohmig ist, oder die Schottkydiode - oder ob der Transistor ein viiel zu geringes Hfe hat ?

Die Variante Windungsschluß möchte ich nicht unterstützen, die ist aber schnell ausprobiert indem eine (dünne) Drahtwindung durch den Trafo gefädelt wird. Ich denke daß dann garnix passiert. Die Schaltung ist hervorragend eigensicher, die geringe Startenergie steckt der Transistor auch im Kurzschluß weg.

Die Schwingungsunterstützung durch die beiden Trafos und den Gleichrichter funktioniert jedenfalls. Etwas zu stark erscheint mir die Dämpfung des leerlaufenden Schwingkreises, das könnte aber am Ferritmaterial liegen.

Daß die Rückkopplung durch den Versuchs-Ringkern nicht funktioniert, könnte daran liegen daß der vielleicht aus Eisenpulver ist mit unterirdischer Permeabilität. Steuerringe aus freischwingenden Wandlern haben um 2 µH/Windung². Aber der Versuch zeigt daß sonst alles (fast) in Ordnung ist.

Jetzt sollte man ein zweites, identisches NT haben um vergleichende Messungen zu veranstalten. Interessant wäre die Spannung am Rückkopplungstrafo auf der Netzseite.
Und ein Single-shot der ersten 10 ms nach dem Einschalten.
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von Robby_DG0ROB »

timaks hat geschrieben:Jetzt steigt die Ausgangsspannung gaaaanz laaangsaaam an. In 30 Sekunden sind 10V erreicht. Und bei Belastung bricht sie sofort zusammen.
Da scheint der Wandler nicht anzuschwingen, sondern nur Versuche zu machen. Das hat natürlich nur ganz kurze Spannungsspulse am Ausgang zu Folge, mit denen sich der sekundäre Elko lädt und sich dann direkt in eine Last entlädt.

Wie sieht denn die Ausgangsspannung im Zeitbereich aus?
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Bastelbruder
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von Bastelbruder »

Die Oszillogramme zeigen recht gut die vom DIAC im Millisekundentakt ausgelösten Impulse. Bloß bei hoher Last wo die Spannung schon auf 5 V zusammenbricht, fließt genügend Strom durch den Gleichrichter um noch drei weitere Schwingungen zu unterhalten. Dann bleibt das Mopped wieder stehen. Das sieht so aus als würde die bloß Rückkopplung nicht ganz ausreichen. Aber dafür sind meine Simulationsparameter zu ungenau.
Was ich absolut nicht weiß sind die genauen Werte des Trafos, der simuliert optimal mit Kopplungsfaktor 0,99. Bei 1,0 funktioniert das nicht und bei 0,9 erst recht nicht. Ich habe einfach mal ein paar geschätzte Werte eingegeben und damit geht der Simulator so einigermaßen. Allerdings habe ich auch nur wenig Erfahrungswerte mit Durchfluß-Wandlern.

Die Funktion ist eigentlich primitiv. Der Übersetzungsfaktor ist transformatorisch festgelegt wie beim Eisenschwein, es gibt keine Regelung. 600 Vss am Kollektor ergibt 13 Vss vor dem Gleichrichter. Dort geht ein halbes Volt an der Schottkydiode baden und maximal 1 Volt an der unteren Diode. Das begrenzte Volt wird hochtransformiert auf etwa 10 Volt, davon leben der Transistor, die Diode in der Emitterleitung und der Emitterwiderstand. Damit ist der Emitterstrom (~Kollektorstrom) auf knapp 1 A festgelegt, der wiederum wird im oberen Trafo auf theoretisch 300 : 13 = 23 Ampere (!) Maximalwert hochtransformiert. Mit dem unmaßgeblichen Impuls sollte der Low-ESR-Elko einigermaßen klarkommen und entsprechend Spannung aufbauen.
Wenn die Endspannung fast erreicht ist, geht der Strom am Gleichrichter zurück, die negativen Impulse hinter dem Rückkoppeltrafo werden weniger, und schließlich geht der Oszillator aus. Eine Millisekunde später probiert der DIAC den nächsten Ladeversuch. Während der Schwingungen sorgen die beiden in Reihe geschalteten Dioden daß der Anlaufkondensator entladen bleibt, erst in Ruhe können sich die (geschätzt) 30 Volt zum Start wieder aufbauen.

Insgesamt ist die Schaltung echt klasse, total eigensicher, es fehlt bloß die Regelung. Aber die hatte man zu Zeiten des Eisenschweins auch nicht. Und dieser Wandler dürfte eine härtere Spannung absondern als ein entsprechendes klassisches Netzteil. Auch die Leerlaufverluste sind deutlich geringer als früher, das Netzteil dürfte es sogar mit den modernsten Ökowandlern aufnehmen können. - Wenn es denn funktionieren würde. :(
Es fehlt momentan bloß ein funktionsfähiges Netzteil zum Vergleich.
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timaks
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Re: Schaltnetzteil (klein) defekt

Beitrag von timaks »

Ich habe mal nachgesehen: die anderen Netzteile dieser Geräte sind ÄHNLICH aber nicht gleich.
Die Bauform (aussen) ist gleich, der Inhalt weicht aber total ab.
Sieht nach Sackgasse aus.
Wenn ich mal viel Zeit habe werde ich mal mit der Rückkopplung spielen und schauen, wo es hakt.
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