Horizon Omega II

Reparaturtipps zum Fehler: MosFet brennt durch

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Autor
Sonstige Horizon Omega II --- MosFet brennt durch
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BID = 988947

Nick01

Gerade angekommen
Beiträge: 16
 

  


Geräteart : Sonstige
Defekt : MosFet brennt durch
Hersteller : Horizon
Gerätetyp : Omega II
Messgeräte : Multimeter
______________________

Hallo,

ich verzweifel so langsam. Ich habe ein gebrauchtes Laufband erstanden, das nach kurzer Zeit nicht mehr anlief. Das Menü funktioniert, aber der Motor läuft nicht an. Hier in diesem Forum habe ich diesen Fehler bei jemand anders auch gefunden und nach den dort vorhandenen Hinweisen ein Mosfet auf der Platine getauscht und zwei Dioden. Nach kurzer Zeit wieder derselbe Fehler.
Ich habe dann lange im Internet recherchiert und jemanden gefunden der genau diese Steuerungen repariert. Er gab mir den Hinweis, dass ich leistungsstärkere Bauteile verwenden soll. Dies habe ich dann auch getan. Ich habe in der beiliegenden Schaltung die Dioden 1/2 und den IRFP360 gegen Bauteile getauscht die höhere Leistungsdaten haben. Mosfet IXFH60N50P3 und Dioden MBR5200. Ebenso habe ich die Kondensatoren 2x330uF/400V erneuert.
Hiernach hat das Laufband viel länger funktioniert, etwa 10x 45min bis der Mosfet wieder durchgebrannt ist. Schleichend hatte sich innerhalb dieser Zeit die Funktion des Laufbandes so verändert, dass das Laufband auf Stufe 1 nicht mehr angelaufen ist, erst auch Stufe 2. Ich habe dann den Mosfet nocheinmal getauscht und er ist wieder direkt durchgebrannt. Er ist hierbei aber auch nicht auf Stufe 1 angelaufen.
Die Versorgungsseite der Platine besteht aus einem EMI Filter (siehe Bild) und einer Spule, sieht aus wie ein Trafo. Dieser hat nur zwei Anschlüsse: Aussenleiter rein und wieder raus. Ich hatte das Gefühl, dass eines dieser beiden Bauteile zum Schluß Geräusche verursacht hat. Die Eingangsspannung gemessen an der Platine sind 235V Netzspannung, diese Spannung wird über einen Brückengleichrichter gleichgerichtet und geht dann auf die beiden Kondesatoren in der gezeichneten Schaltung. Die Schaltung besteht natürlich aus noch viel mehr Bauteilen, allerdings ist das ein riesen Aufwand diese abzuzeichnen. Einen Schaltplan finde ich leider nicht im Netz.

Hat irgendjemand eine Idee wie ich an einen Lösung des Problems komme? Ich habe zuletzt wieder einen IRFP360 eingelötet, da ich die Leistungsstärkeren nicht mehr hatte und dabei die Stromaufnahme des Motors gemessen. Unter Belastung lt. Multimeter ca. 4,5A.

Über eine Hilfe würde ich mich sehr freuen. Die Platine kostet etwa 150€ als Ersatzteil und ich habe Sorge das es nicht an dieser liegt und sie mir danach wieder kaputt geht.

Viele Grüße Nick















Erklärung von Abkürzungen

BID = 988955

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Ich hatte das Gefühl, dass eines dieser beiden Bauteile zum Schluß Geräusche verursacht hat
Das ist möglich, wenn z.B. schon unanständige Ströme geflossen sind, aber vermutlich nicht ursächlich.

Wenn der MOSFET abbrennt kommt als Ursache vorzugsweise eine unzureichende Ansteuerung oder eine schadhafte Freilaufdiode (Mospec) in Frage.
Evtl. existiert auf der Ausgangsseite auch noch ein RC-Snubber, bei dem sich der Kondensator und/oder der Widerstand verabschiedet hat.

Natürlich kann auch der Motor selbst defekt sein.
Das würde ich klären, indem ich ihn mal über einen Einweggleichrichter, -ohne Siebkondensatoren-, direkt aus dem Netz versorge.
Die gemessenen 4,5A kommen mir jedenfalls recht hoch vor. Vielleicht ist das Band oder das Getriebe schwergängig?
Bei korrekter Ansteuerung sollte der IRF360 bei diesem Strom aber kaum warm werden. Eine Unterbrechung an der Freilaufdiode kann ihn aber spannungsmäßig umbringen.

Die Ansteuerschaltung hast du vermutlich nicht ganz richtig gezeichnet.
Bei einer induktiven Last ist vor allem das schnelle Abschalten des Transistors wichtig (Kurzschliesser zwischen G und S), während man sich mit dem Einschalten mehr Zeit lassen kann, weil der Strom wegen der Induktivität nur relativ langsam ansteigt.


Die beiden Dioden, die du erneuert hast, sollen nur eine Überlastung des parallel geschalteten Strommesswiderstands vermeiden.
Waren sie überhaupt defekt?


Zitat :
etwa 10x 45min bis der Mosfet wieder durchgebrannt ist. Schleichend hatte sich innerhalb dieser Zeit die Funktion des Laufbandes so verändert, dass das Laufband auf Stufe 1 nicht mehr angelaufen ist
Hört sich nach falscher Diagnose an.
Wenn ein MOSFET stirbt, passiert das i.d.R. indem er dauerleitend wird.
Das Band würde dann unkontrollierbar mit voller Geschwindigkeit laufen.

P.S.:
Die Platine sieht mir wesentlich komplizierter aus, als was du skizziert hast.
Wozu dient das Relais auf der linken Seite?



[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 29 Apr 2016 16:41 ]

Erklärung von Abkürzungen

BID = 989018

Nick01

Gerade angekommen
Beiträge: 16

Hallo, vielen Dank erstmal für die ausführliche Antwort. Ich versuche die Punkte mal der Reihe nach abzuarbeiten. Nur fällt mir dabei noch eine wichtige Info meinerseits auf, die aber der Übersichthalber zuletzt.

Den Mospec habe ich profilaktisch auch zwischenzeitlich getauscht gehabt.

Den Betrieb an einem Einweggleichrichter finde ich eine gute Idee. Allerdings weiß ich nicht ob ich bei dieser Geschwindigkeit das Band belasten kann, da er ja dann mit 115V Gleichspannung betrieben wird, ob ich so schnell laufen kann, weiß ich nicht ;-). Die 4,5A Stromaufnahme sind bei mit mir belastetem Band. Ohne Belastung liegt die Stromaufnahme bei knapp 1,5A. Ein Getriebe gibt es nicht, nur einen Keilriemen und entsprechend zwei Riemenscheiben. Das Band an sich habe ich auf der Reibefläche reichlich mit Silikonspray eingesprüht.

Die Ansteuerschaltung ist sehr schwer abzuzeichen, da die Platine sehr eng bestückt ist, teilweise mit Kleber abgedeckt ist und doppelseitige Leiterbahnen besitzt, einen Fehler im Abzeichnen will ich hier nicht ausschließen.

Die Dioden am Strommesswiderstand habe ich deswegen getauscht, da zu Beginn eine von diesen beiden in beiden Richtungen leitend gewesen ist und dies meine ich den Mosfet direkt zerstört hat. Der Tausch gegen Leistungsstärkere war auf anraten jemand anderen gewesen. Nach jetziger Sicht, macht es nicht mehr wirklich Sinn denke ich. Kann es sein, dass sich dies auf den Fehler des nicht mehr auf Stufe 1 anlaufen ausgewirkt hat?

Die Platine ist naütrlich noch viel komplizierter und auch noch mit einer zweiten verbunden. Auf der Platine ist auch noch die Steuerung für den Motor der das Laufband hoch und runter stellt um eine Schräge zu bekommen. Ich denke das dieses Relais hierfür ist. Ein zweites (drittes) ist dafür da, dass das Band sich im Fehlerfall abschaltet. Hier gibt es ein Band, das mit dem Läufer verbunden ist. Fällt der Läufer, schaltet dieses Relais ab.

Was mir noch einfällt bei deinen Erläuterungen zum Strom und das der Mosfet dadurch nicht einmal warm wird. Wenn der "Defekt" auftritt, fällt auch die Sicherung vor dem Laufband im Sicherungskasten. Ich dachte bevor ich die Schaltung aufgezeichnet habe, dass der Mosfet einen Kurzschluss verusachen würde. Nur so wie ich das jetzt sehe, kann der das doch gar nicht oder? Du schreibst es ja auch, das Band würde mir voller Geschwindigkeit laufen, wenn der stirbt. Somit tippe ich ja schon fast auf einen Defekt im Motor... Der Fehler passiert allerdings immer erst dann, wenn ich das Band belaste. Es wundert mich aber auch, warum die eigebaute Sicherung (direkt nach dem Hauptschalter des Gerätes) nicht vorher auslöst, allerdings sieht man nicht welchen Auslösestrom diese hat. Ich habe gerade mal kurz in den Motor geschaut, die Leitungen gehen direkt auf die Kohlen und die sehen auch nicht wirklich schlecht aus. Was könnte noch einen derart hohen Strom auslösen? Es müßte ja unter Last irgendwie nahezu zu einem Kurzschluss kommen wenn sogar die Vorsicherung fällt. Also doch wirklich mal mit dem Einweggleichrichter....

Gruss Nick

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Nick01 am 30 Apr 2016 14:06 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Nick01 am 30 Apr 2016 14:07 ]

Erklärung von Abkürzungen

BID = 989085

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Die 4,5A Stromaufnahme sind bei mit mir belastetem Band. Ohne Belastung liegt die Stromaufnahme bei knapp 1,5A.
Hast du dabei mal die Spannung am Motor gemessen?
Wegen des PWM-Signals wird das keine Präzisionsmessung, aber die meisten DMM haben im DC-Bereich ein Tiefpassverhalten, was einen brauchbaren Mittelwert ergibt.

Ich schätze, dass der Motor für volle Geschwindigkeit knapp 300V braucht und du deshalb mit dem Einweggleichrichter etwa halbe Fahrt bekommst.

Denke daran, dass der Einweggleichrichter den vollen Motorstrom aushalten muss!
Am einfachsten macht man das mit einem dicken Brückengleichrichter im Metallgehäuse, von dem man nur eine Diode benutzt.

Eine Strombegenzung, z.B. mit einem Tauchsieder als Vorwiderstand, kann helfen die Schäden, die bei einem plötzlichen Kurzschluss auftreten könnten, zu begrenzen.


Die beiden dicken Elkos, vermutlich 200V Typen, sehen mir nach der Standardschaltung aus, die früher auch in PC-Netzteilen zu finden war:
Bei 230V Netzspannung sind sie hintereinander geschaltet und werden vom Brückengleichrichter geladen; bei 120V-Netzen macht eine einfache Drahtbrücke daraus eine Spannungsverdopplerschaltung.



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BID = 989102

Nick01

Gerade angekommen
Beiträge: 16

Ich habe den Mospec U15A60 noch mehrmals da, den müsste ich ja eigentlich dafür nehmen können. 600V maximale Sperrspannung und 15A max. Belastungsstrom. Das Motor hat als Nennspannung 180V angegeben. Somit dürfte es schon etwas schneller sein. Einen Tauchsieder habe ich nicht, aber einen Wasserkocher mit etwa 38Ohm. Das dürfte ja die Spannung ja nochmal deutlich heruntersetzen.

Die Kondensatoren sind für 400V und die sind parallel geschaltet.

Erklärung von Abkürzungen

BID = 989127

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
und 15A max. Belastungsstrom
aber auch nur bei Montage auf einem Kühlblech. Bei einer realistischen Gehäusetemperatur ist er auch nur noch für knapp 10A gut.

Vorsicht: Der Montageflansch ist nicht isoliert!
Beim U15A60P ist der Flansch mit der Kathode verbunden, beim UA15A60R mit der Anode.
Bei beiden ist das der linke Anschluß (1).

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BID = 989388

Nick01

Gerade angekommen
Beiträge: 16

So, ich habe das Laufband mal mit der Einweggleichrichterdiode laufen lassen. Ich hatte einen Wasserkocher mit 50 Ohm in Reihe geschaltet. Vielen Dank mit dem Tipp des Flansches der somit an Netzspannung liegt, ich hätte dies übersehen. Das Laufband lief problemlos. Im Leerlauf ist der Aufnahmestrom etwa bei 2,8A unter Last bleibt das Band leider nahezu stehen, der Strom steigt aber nicht über 3,5A und die Sicherung löste so jetzt auch nicht aus. Leider konnte ich so keinen ausführlichen Test machen, da ich ja die Spannung am Motor entsprechend der Belastung nicht verstellen kann. Das Laufband hat einen Drehzahlsensor, der denke ich auf die Regelung wirkt.
Mir ist aufgefallen, dass die "Geräuschkulisse" bedeutend leiser ist. Die Drossel bzw. der EMI Filter hat keine komischen Geräusche von sich gegeben, wie bei dem Betrieb mit der Steuerung. Ich würde ja jetzt auf eine fehlerhafte Ansteuerung des Mosfets tippen, was mir aber immer noch nicht das Auslösen der Sicherung erklären würde....

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BID = 989411

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Im Leerlauf ist der Aufnahmestrom etwa bei 2,8A unter Last bleibt das Band leider nahezu stehen, der Strom steigt aber nicht über 3,5A und die Sicherung löste so jetzt auch nicht aus.
Mit dem 50 Ohm Vorwiderstand ist auch kaum etwas anderes zu erwarten.

Aber falls der Motor vorgeschädigt ist, kann er auch im Leerlauf durchbrennen.
Also ruhig mal im Leerlauf eine Weile drehen lassen und schauen, ob er konstant läuft, oder ob sich die Verhältnisse verschlechtern (Drehzahlabfall, höhere Stromaufnahme, Gestank).

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BID = 989811

Nick01

Gerade angekommen
Beiträge: 16

So, habe den Motor jetzt länger (20min) laufen lassen, zwischendrin immer wieder belastet und anschließende auch mehrmals ein und ausgeschaltet. Keine Veränderung der Stromaufnahme, keine Auffälligkeiten. Der läuft und läuft. Also doch Regelung, aber was kann hier der Fehler sein? Selbst eine fehlerhafte Ansteuerung des Mosfet würde ja nicht zum Auslösen der Vorsicherung führen...

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BID = 989885

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Wenn der "Defekt" auftritt, fällt auch die Sicherung vor dem Laufband im Sicherungskasten
Wirklich die Sicherung?
Oder der FI?

Falls es wirklich der LSS ist, dann würde ich mir mal die Teile zwischen Netzanschluss und den großen Siebelkos ansehen.

Hast du mal festgestellt, ob die von dir ersetzten Teile wirklich defekt sind?
Ich brauche mein Auto nur durch die Waschanlage zu fahren, dann glaubt meine Frau, der Motor liefe sanfter.



Zitat :
Also doch Regelung, aber was kann hier der Fehler sein? Selbst eine fehlerhafte Ansteuerung des Mosfet würde ja nicht zum Auslösen der Vorsicherung führen...
Dann wirst du wohl eine gründlicheres Schaltbild anfertigen müssen, an dem du erkennen kannst, wo der Strom auf Abwege gerät.
...oder den Hersteller bitten dir das Schaltbild des Controllers zu besorgen.
Vermutlich hat der Hersteller des Hamsterrades den Controller ja nicht selbst gebaut, sondern zugekauft.
Der Motorenhersteller könnte auch etwas wissen, evtl. bietet der ja diese Controller für seine Motore an.


Vielleicht ist der Fehler auch in der Stromversorgung des Controllers.
Für Messungen an der arbeitenden Platine wirst du aber um die Benutzung eines Oszilloskops nicht herumkommen, und die Verwendung eines Trenntrafos ist unumgänglich.




[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 11 Mai 2016  1:30 ]

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BID = 990384

Nick01

Gerade angekommen
Beiträge: 16

Also es löst wirklich der LSS aus. Zwischen den Siebeelkos und dem Netzanschluss gibt es einen Varistor, vier 10nF Kondensatoren, einen Gleichrichter, noch irgendeine dicke Diode zwischen plus und minus wenn ich das richtig sehe und eine Träge 3,15 A Glassicherung.

Die anderen Bauteile hatte ich bei den letzten Versuchen mit dem Einweggleichrichter mit angeschlossen, schließe ich somit aus.

Ich muss jetzt nochmal den Mosfet auslöten und nachmessen ob der wirklich hinüber ist...

Erklärung von Abkürzungen

BID = 990475

Nick01

Gerade angekommen
Beiträge: 16

Soo, habe nachgemessen. Der Mosfet hat mit dem Multimeter in alle erdenklichen Richtungen Durchgang. Ich habe die Schaltung nocheinmal an Spannung gelegt (mit defekten Mosfet). Da komische ist, das Laufband läuft nicht(!) an und die Sicherung löst auch nicht aus.

Die Stromaufnahme ist annähernd null, diesmal vor dem Netzanschluss gemessen...

Erklärung von Abkürzungen

BID = 990479

Nick01

Gerade angekommen
Beiträge: 16

So, habe den Schaltungseingang nocheinmal untersucht und doch noch ein Bauteil gefunden, was bewirkt, dass das Dingen so schonmal nicht läuft. Leider geht die Ansteuerung in eine weitere Steuerungsplatine mit sehr vielen Bauteilen darauf... Allerdings glaube ich erstmal nicht, dass hier der Kurzschluss verursacht wird.
Ich komme wohl echt nicht ums gesamte auszeichnen...der Hersteller wird mir denke ich so einfach nichts schicken. Ist nen amerikanischer Hersteller und das Laufband ist locker zehn Jahre alt...



Erklärung von Abkürzungen

BID = 990493

Nick01

Gerade angekommen
Beiträge: 16

So, ich hoffe ich habe es jetzt, alle Extern-Bezeichnungen sind eine weitere Platine. Q6/Q7 = 2N3904

Kannst du daraus was schließen?



Erklärung von Abkürzungen

BID = 990523

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Da komische ist, das Laufband läuft nicht(!) an und die Sicherung löst auch nicht aus.
Der Stecker zum Motor ist wieder an Ort und Stelle?
Dann wird jetzt wohl etwas im Strompfad durchgebrannt sein.

Ansonsten deutet der tote MOSFET und das übrige Erscheinungsbild auf ein Problem im Lastpfad (durchgescheuerte Kabelisolation, defekte U15A60), oder unzureichende oder zu langsame Ansteuerung des IRFP360, wodurch dessen Verlustleistung (SOA) überschritten wird.
Vielleicht ist auch die Ansteuerfrequenz viel zu hoch geworden, was in Verbindung mit diversen Kapazitäten eine solch schlechte Ansteuerung ergeben kann.


Zitat :
Der Mosfet hat mit dem Multimeter in alle erdenklichen Richtungen Durchgang.
Dann sind vermutlich auch R16 und die 2N2907 in der Ansteuerung hinüber.
Hattest du die nach dem ersten Knall auch ersetzt?


Zitat :
Kannst du daraus was schließen?
Schade dass du keine Werte an die Bauteile geschrieben hast.
Q7 schaltet den MOSFET ein, Q6 schaltet ihn über D15 aus.
Praktisch alle Bauteile in diesem Umfeld können bei dem grossen Bums etwas abbekommen haben.
Nachdem geklärt ist, weshalb trotz des kurzgeschlossenen MOSFET kein Strom mehr fliesst, würde ich, -ausser den Widerständen, deren Einhaltung des Sollwertes man ja leicht überprüfen kann-, die Teile dort alle auf Verdacht hin ersetzen, sie kosten ja nicht viel.

Auch die Funktion des Vorreglers würde ich überprüfen, denn nach dem Kurzschluss könnte auch dort der SCR hinüber sein und dann zuviel Spannung an den Elkos abliefern.

Ein weiterer Kandidat, dessen Funktion zu prüfen wäre, ist das Hilfsspannungsnetzteil. Dort insbesondere, ob die Eingangsspannung des 7812 wegen eines tauben Elkos zu stark verbrummt ist.


In deinem Schaltplan fehlt wohl noch der 2. Anschluss des Strommesswiderstandes bzw. S(Q1).
Ich empfehle dir solches Reverse Engineering des Schaltplans mittels eines kommerziellen Programms wie z.B. Eagle zu machen. Dann muss man nicht alles neu malen wenn sich etwas ändert, und es ist auch einfacher zu einem übersichtlichen Schaltplan zu kommen.
Man kann z.B. die Bauteile in der Anordnung auf dem Blatt verteilen, wie man sie auf der Platine vorfindet.
Dann zeichnet man die Verbindungen so ein, wie man sie ausgeklingelt hat, und danach bleiben die Verbindungslinien an den Bauteilen kleben, auch wenn man jene verschiebt oder dreht, damit man den Signalfluss besser erkennt. Wilde Überkreuzungen geben dabei keine Kurzschlüsse mehr, und an Schluss ist es recht einfach das Gemälde noch ein bischen aufzuräumen.

P.S.:
Zitat :
.der Hersteller wird mir denke ich so einfach nichts schicken. Ist nen amerikanischer Hersteller und das Laufband ist locker zehn Jahre alt...
Ich würde trotzdem fragen. Kostet doch nichts.
Vielleicht hat er mittlerweile sogar die Schaltpläne vom Hersteller der Regelung bekommen...









[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 17 Mai 2016  2:29 ]

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