Voltcraft TNG40

Ersatzteile und Reparaturtipps zum Fehler: Spannungsregelung

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Sonstige Voltcraft TNG40 --- Spannungsregelung

    










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elektrobobbie

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Geräteart : Sonstige
Defekt : Spannungsregelung
Hersteller : Voltcraft
Gerätetyp : TNG40
Messgeräte : Multimeter, Oszilloskop
______________________

Hallo zusammen,
ich versuche nun schon seit Wochen ein vor Jahren als defekt geschenkt bekommenes Labornetzgerät "Marke" Voltcraft TNG40 zu reparieren (man hat ja Dank Corona viel Zeit Zuhause).

Ja, mir ist bekannt, dass ich so ein Netzteil bei eB* oder Am* für ca. 80 Euro kaufen kann - das ist für mich eine Art Bastel-Erinnerung an meine erste Ausbildung vor einigen Jahrzehnten...

Symptom: Die Ausgangsspannung lässt sich praktisch nicht regeln: Minimal ca. 6,5V, dann schnell ansteigend auf 57V. Die nominellen 40V werden bei einer Poti-Einstellung (R18 (0-47k) ) bereits bei ca. 3,2k Ohm erreicht. Die Spannungsbegrenzungs-LED leuchtet dauerhaft; Strombegrenzungs-LED ist aus.

Die Relais zur Umschaltung der Sekundärspulenanschlüsse schalten richtig um (die zweite Platine "2226.2" in dem Gerät müsste ok sein). Die beiden LEDs D4 und D5 leuchten leicht; die negative Spannung für den OPV ist -3,2V und passt meiner Meinung nach auch. Versorgungsspannungen sind in Ordnung.

Bisher defekt und getauscht wurden u.a. der Operationsverstärker (B2761D); inzwischen gesockelt; und das Spannungspoti (Tandem-47k; getauscht durch ein Multiturn-Poti).

Die tatsächliche Schaltung weist einige Modifikationen gegenüber dem Originalschaltbild auf. Deshalb habe ich den relevanten Teil nachgezeichnet (siehe Bild).

Mittlerweile habe ich so ziemlich jedes Bauteil auf dieser Platine durchgecheckt (und natürlich auch die 2x2N3055); insbesondere LM385, OPV, BD137, LEDs und beinahe alle Widerstände. Langsam gehen mir die Ideen aus, was es sein könnte.

Daher drei Fragen:
1. Ist die Schaltung so überhaupt ok, oder hat da schon jemand vor mir herumgepfuscht? Beispiel: R9 (47k) und P3 (100k) sind laut Originalzeichnung 4,7k und 10k; dann jede Menge zusätzliche Bauteile (mit "add" gekennzeichnet).

2. Schaltungsverständnis: Mir ist klar, dass der eine OPV-Teil die Spannung regelt und der andere den Strom begrenzt und beide per OC über die beiden LEDs sozusagen logisch miteinander verknüpft werden. Die Spannung am BD137 scheint aber trotz negativem Output des Spannungs-OPVs zu hoch zu sein. Den "R add v13" auf 20 Ohm zu erhöhen bringt leider gar nichts.

3. Da mir die Ideen ausgehen: Gibt es noch Tipps, was ich messen oder ausprobieren könnte (hab ja noch Zeit zuhause...)?

Danke schonmal fürs Lesen meiner länglichen Beschreibung!



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perl

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Zitat :
Symptom: Die Ausgangsspannung lässt sich praktisch nicht regeln: Minimal ca. 6,5V, dann ....
Da sollte man ansetzen.
Für das Ableiten der Restströme ist eigentlich R5 zuständig.
Fragt sich, weshalb der nicht ausreicht (hochohmig geworden?).
Vermutlich aber wird der BD137 etwas angesteuert. Schwingt der Opamp evtl., oder ist dessen Versorgung wegen tauber C1, C2 verbrummt?
Hat D7 eine zu geringe Flußspannung (z.B. Schottkydiode reingemogelt)?



Zitat :
Ist die Schaltung so überhaupt ok, oder hat da schon jemand vor mir herumgepfuscht? Beispiel: R9 (47k) und P3 (100k) sind laut Originalzeichnung 4,7k und 10k; dann jede Menge zusätzliche Bauteile (mit "add" gekennzeichnet).
Ich vermute, dass ja.
Insbesondere die individuelle Bewertung der Emitterströme der beiden 2N3055 durch 100 Ohm (R2) und 55 Ohm (R1) sieht doch sehr nach Bastelei aus.
Werden die so unterschiedlich gekühlt, dass der Konstrukteur da nachbessern musste?

Woher stammen die unterschiedlichen Schaltpläne?

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elektrobobbie

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Hallo perl,

danke für die schnelle Antwort und die Hinweise!

Dieser Teil-Schaltplan ist aus dem Originalschaltplan von Conrad entstanden (gibt's hier u.a. auch im Forumsbeitrag #665030 in
diesem Thread), der aber äußerst schlecht zu lesen ist. Den habe ich "geradegezogen", mit der tatsächlichen Schaltung verglichen und entsprechend angepasst, so dass er "meiner" Schaltung entspricht. Auch die Bauteilnamen heißen jetzt so, wie tatsächlich auf der Platine und nicht wie im ursprünglichen Schaltplan.

Also R5 hat tatsächlich 10k (nachgemessen); die D7 hat eine Durchlassspannung von 0,4V (Poti R18 auf 0 Ohm) bis 0,6V (Poti R18 auf 50k).

Zur Restwelligkeit habe ich einen "Screenshot" direkt bei C2 gemacht - ich würde sagen, das ist ok. Nach dem R15 ist von einer Welligkeit nichts mehr zu sehen. Die negative Spannung verhält sich genauso.

Die verschiedenen Massen (mal extern betrachtet gegen Pkt. 9; mal intern betrachtet gegen Pkt. 5) machen es mir etwas schwer, bei der Schaltung wirklich durchzusteigen (da geht mir schlicht die Erfahrung ab). Beispielsweise hätte ich erwartet, dass am LM385 immer die 1,23V anliegen sollten. Dem ist aber nicht so.

Ich habe deshalb eine kleine Messreihe gemacht und als Grafik dargestellt: Erst sehr spät (gelbe Kurve) - bei ca. 53V Ausgangsspannung - liegen die 1,23V an, da darunter an Punkt 13 -6V bis -4V gegenüber Punkt 5 ("interne Masse") anliegen.

Am Punkt 12 liegen immer -2,5 V bis maximal -2,44 V an (orange Kurve). Nur wenn man den Spannungsregler (R18) schnell auf 0 runterdreht, geht die LED für ca. 8 Sekunden aus; vermutlich bis sich C3 und "C add3" wieder aufgeladen haben.

R8 war im Originalschaltplan 10 Ohm. Bei probehalber 12 Ohm macht auch das keinen Unterschied - hätte ich mir auch denken können.







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elektrobobbie

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Kleines Update: Wenn ich R7 durch 1k ersetze, sieht der Ausgangsspannungsbereich beinahe wie gewünscht aus (6,3 bis ca. 44 Volt). Aber erstens ist der Verlauf nicht sehr linear, zweitens driftet er ein wenig herum und drittens leuchtet immer noch die (Über-)Spannungs-LED dauerhaft. Ist das normal???

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Harald73

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Eine schwankende "Referenz" ist nicht soooo gut. Ausgangsspannung zu hoch = externe Masse zu negativ, Spannungspoti niederohming, dadurch bricht Referenz zusammen bzw. wird sogar ins Negative gezogen.

* (unwahrscheinlich) : R11 3k3 bei Ref defekt/falsch

* ist die Spannungs-LED grün, im Plan steht gn und or bei den LEDs. Iirc wollte ich bei so einem Netzteil mal unterschiedliche Farben für U und I haben, dazu die originale rote LED getauscht, was zu Problemen geführt hat. Ist bei dem NT original eine grüne LED vorgesehen? Passt tendenziell zu der Beobachtung, dass es bei R7 =1k besser wird.

* was passiert, wenn du 7 hart mit 5 verbindest? Ausgangsspannung muss dann Null sein. Wenn nicht, dann liegt der Fehler wahrscheinlich irgendwo rechts von 7.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Harald73 am 31 Jan 2021  8:33 ]

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Sorry für die Ungenauigkeit meines Schaltplans; die Farbcodes sind nicht die Farben der LEDs (die sind alle rot): Ich habe mir die Farben der Kabel an den Anschlüssen aufgeschrieben (bei 21 Anschlüssen wollte ich nicht immer durchzählen). Also in der Nähe den viereckigen Kästchen mit den Nummern (in die Kästchen wäre tatsächlich etwas verständlicher gewesen). Die beiden LEDs für die negative Versorgungsspannung der OPVs habe ich tatsächlich getauscht. Sind aber laut Originalanleitung "VQA 13", müssten also ganz normale 08/15-DDR-LEDs sein.

Vorsichtshalber muss ich hinzufügen, dass die "3,2V" von mir sind (im Originalschaltplan stehen keinerlei Spannungen); könnte also durchaus deutlich negativer sein, wenn die Durchlassspannung der LEDs höher gewesen sein sollte. Vielleicht liegen die alten noch herum, dann kann ich die vorsichtshalber nochmal durchmessen.

Weitere Korrektur meines Gekritzels: V3 ist keine normale Diode, sondern tatsächlich eine Zenerdiode ("SZX 21/12"); deshalb die "guten +12V"). Korrigiere ich demnächst auch noch. Kann man hier eigentlich hochgeladene Zeichnungen korrigieren, oder lädt man die neuen nochmal hoch?

Heute Nachmittag messe ich weiter und melde mich wieder...

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elektrobobbie

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Also nochmal danke für die Hinweise!

Bisher hatte ich mich noch nicht getraut, einen Kurzschlusstest zu machen Nun musste das Prüfobjekt Farbe bekennen:

Kurzschlussstrom sind 4,72A bei 0,26V (Strombegrenzungspoti voll aufgedreht). Die Strombegrenzung funktioniert und lässt sich regeln; die Spannungsbegrenzungs-LED geht aus; die Strombegrenzungs-LED bleibt aber aus!

Um die LED "H3" nochmal nachzumessen, muss ich viel auseinanderbauen; das geht leider nicht so schnell (blödes "Design"). Außerdem hab ich ja jetzt R7=1k - könnte ja sein, dass der Strom durch R7 jetzt nicht mehr reicht, beide LEDs zu "versorgen" und H3 zum Leuchten zu bringen.

Wenn ich Harald73 richtig verstanden habe, liegt damit aber das Hauptproblem wohl eher links von Anschluss 7. Kann ich nachvollziehen

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Harald73

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Zitat :

Wenn ich Harald73 richtig verstanden habe...

da bin mir nicht sicher. Ich meinte (und schrieb), dass du den Punkt 7, also das Signal zwischen R7 und D7, hart mit der "internen Masse" 5 verbindest.
Somit entziehst du dem Treiber Tr1 den Basisstrom und die Ausgangsspannung ( 5 zu 9) muss 0V sein.

Danach kannst du auch (nacheinander) die Kathode von H3 und H4 auf die -3,2V legen (so, als würde der OP Ausgang 6 oder 8 perfekt nach unten ziehen. Vllt am einfachsten den gesockelten OP rausziehen und da die jeweilige Brücke 6 zu 7 oder 7 zu 8 stecken). Bleibt die -3,2V dabei stabil? Leuchtet die jeweilige LED? Ist der Ausgang jeweils 0V?


Bei deinem Test: Die Strombegrenzung funktioniert und ist einstellbar, aber die zugehörige LED H3 leuchtet nicht. HÄ? Also, um genau zu sein HÄÄÄ? Leiten muss sie ja irgendwie schon, die LED. Und selbst wenn sie einen Kurzschluss hätte, vom "Ausgang" des OP Pin8 kann kein Strom geliefert werden. Ich erweitere zu einem HÄÄÄÄÄÄÄ?


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Harald73 am 31 Jan 2021 18:30 ]

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Oh, das hatte ich tatsächlich überlesen! Das lässt mich wenigstens mehr messen

Also OPV rausgerupft und Pkt. 7 mit Pkt. 5 "kurzgeschlossen": Am Ausgang liegen direkt beim Einschalten ca. 7,6V an. Die dann innerhalb von ca. 2 Minuten auf 0,14V abfallen. Wenn ich R18 auf 47k hochdrehe, liegen dort 1,3V an. Warum das so ist, habe ich mir noch nicht überlegt - jedenfalls hatte ich das so nicht erwartet.

OPV ist jeweils immer noch draußen und:

Kathode von H4 auf -3,2V gelegt (OPV Pin 6 mit 7 verbunden) = (a)
Kathode von H3 auf -3,2V gelegt (OPV Pin 8 mit 7 verbunden) = (b)

Die Tabelle habe ich nur über das Code-Element hinbekommen (schaut leider nicht "hübsch" aus):


Code :


Test (a / Strom) (b / Spg.)
------------- ----------- -----------
-3,2V ok? ja ja
LED an? nein ja
Ausgang (5-9) 0,14V (*) 0,14V (*)
Spg. Pkt. 7 -2,7V +1,0V
Spg. Basis TR1 -0,9V +0,8V


(*) = gleiches Verhalten, wie bei Punkt 7 auf Masse legen (geht nach ca. 2 Minuten auf 0,14V und ist abhängig von R18)

Ich glaube ich baue demnächst mal H3 aus und messe den durch. Das ist aber wie gesagt etwas nervig, weil man da beinahe alles zerlegen muss, um da ranzukommen (die Relais-Platine ist direkt davor und die interne Verkabelung ist so kurz, dass man da auch den Trafo rausschrauben muss).

Edit: Typo

[ Diese Nachricht wurde geändert von: elektrobobbie am 31 Jan 2021 22:06 ]

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Harald73

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ich kenne genau dieses NT nicht, aber ähnliche (Digi35). Die LEDs sind da total blöde mit den Potis verbaut, Iirc. Für den Test jetzt reicht es, wenn du die Leitungen zu den LEDs (2 x Kathode, einmal gemeinsame Anode Punkt 7) abtrennst und zwei neue LEDs gleich an die Platine lötest.

Dann kannst du auch an den Leitungen zu den original LEDs messen, ob/wann die leuchten und ob es vielleicht da irgendwo einen Kurzschluss zum Gehäuse/Poti/Ausgang gibt.

Dass sich eine Ausgangsspannung aufbaut, wenn schon vor dem Einschalten 7 auf 5 liegt, ist falsch.

Offtopic :
Echt jetzt, da ist was falsch? Na, da hätte ja keiner mit gerechnet
Selbst wenn irgendwelche Kondensatoren noch eine Restspannung haben, darf das nicht sein. In dem anfangs verlinkten Beitrag ist der Plan mit der Trafoumschaltung drin, die kann, wenn es wirklich so ist, auch keinen Pfad von 4 nach 5 machen (es sei denn, die hat auch jemand "optimiert" und zur Messung der Spannung über V13 V14).
R 13 ist wirklich da, hat wirklich 10k?
Was, wenn du R add V13 entfernst (einseitig ablöten), so dass V13 V14 keinen Basisstrom von TR 1 mehr erhalten können? "Irgendjemand" da in der Gegend hat vllt einen zu hohen Leckstrom.


Zitat :
Wenn ich R18 auf 47k hochdrehe, liegen dort 1,3V an.

Wo ist "dort"?


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Harald73 am  1 Feb 2021 12:01 ]

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Zitat :
Wo ist "dort"?

Am Ausgang (also an Pkt. 5 gegenüber Pkt. 9).

Danke für die geduldige Hilfe - ich mach' mich gleich wieder an die "Arbeit" und melde mich wieder! [/quote]

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Kurzes Update: Mit direkt an die Platine angelöteten neuen LEDs leuchten beide LEDs jetzt passend!

An der Poti-Platine von der Seite betrachtet ist schon mal eine weitere Änderung zu sehen - zwischen Poti R13 und Masse ist nochmal ein kleiner grauer Widerstand mit 33 Ohm in Reihe direkt ans Poti gelötet -

Die Leitungen zur "Poti-Platine" sind ok, aber mal 1,8V an die Leitungen angeschlossen verwirrt mich: Obwohl laut Original-Schaltplan sonst nichts angeschlossen sein sollte, "zieht" die Spannungs-LED über 100mA und leuchtet gerade mal schwach.

Als nächstes zerlege ich also doch das Netzteil, baue dieses mistige Platinchen aus und schaue es mir genauer an!

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perl

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Zitat :
Die verschiedenen Massen (mal extern betrachtet gegen Pkt. 9; mal intern betrachtet gegen Pkt. 5) machen es mir etwas schwer, bei der Schaltung wirklich durchzusteigen (da geht mir schlicht die Erfahrung ab).
Ist eigentlich ganz einfach:
Die negative Versorgung ist kein Spiegelbild einer positiven Versorgung mit komplementären Transistoren usw., sondern von der Schaltung her ebenfalls eine positiv-Versorgung, bei der man einfach den Pluspol des Ausgangs an Masse gelegt hat.
Deshalb ist es sinnvoll sich bei Spannungsmessungen in diesem Schaltungsteil auf den negativen Ausgang zu beziehen.

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elektrobobbie

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Hallo zusammen,
zur Vereinfachung hab' ich bis auf Weiteres die LEDs H3 und H4 direkt an der Platine gelassen (und die LED-Drähte zum Frontpanel weggelassen).

Wie vorgeschlagen habe ich zuerst Messungen mit abgeklemmter Diode D7 gemacht und mich dann weitergetastet. Folgendes Bild gibt sich, wenn
- D7 wieder an ihrem Platz ist
- "R add v13", jedoch abgetrennt wurde (also die Verbindung zu den beiden Leistungstransistoren V13 und V14 getrennt ist)
- Der OPV wieder an seinem Platz steckt:

Die LED H3 (Strombegrenzungsanzeige) bleibt während der ganzen Messungen aus ("leuchtet" ein ).

Mit dem Spannungspoti R18 bekomme ich an Pkt. 13 Spannungen zwischen ca. -1,26V und +1,08V (find ich schon mal gut). Unterhalb von 0V ist die Spannungsbegrenzungs-LED H4 an. Ist zwar logisch, gefällt mir aber trotzdem nicht...

Bei Anstieg über 0V an Pkt. 13 geht die Spannungs-LED aus und Punkt 7 steigt sprunghaft von -0,7V auf +12V an (find ich wieder gut).

Punkt 3 (Emitter von TR1) steigt während des R18-Poti-Drehs erst mal von -1,28V (Anschlag 0 Ohm von R18) auf +1,5V (knapp unterhalb von 0V bei Pkt. 13) und springt bei oben genanntem Wechsel auf +11,5V.

Nur zur Vollständigkeit: Punkt 10 (Strombegrenzungsstrang) geht das Gespringe brav mit von +1,2V auf +11,3V (das wäre dann der LED-Diodenstrecken-Spannungsabfall von 0,7V gegenüber +12V an Pkt. 7).

Soweit bin ich mit den aktuellen Ergebnisse also ganz zufrieden und hoffe, damit nicht ganz daneben zu liegen . Der R7 ist zwar immer noch 1k (anstelle der ursprünglichen 750 Ohm), aber das dürfte erst mal noch nichts ausmachen.

Wenn Ihr das auch so seht, könnte ich evtl. als nächsten Versuch die V13 und V14 wieder anklemmen (mit oder ohne den 10 Ohm-Widerstand), aber den "Rückkanal" zum OPV (Pin 4) abtrennen. Oder soll ich erst mal was anderes versuchen?

(Edit: Klarstellung, dass das LED-Drähte sind)

[ Diese Nachricht wurde geändert von: elektrobobbie am  3 Feb 2021 23:35 ]

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Harald73

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Das ist (mir) zu unstrukturiert. Bleib bitte bei neuen LEDs, OP gezogen, Pin 8 mit Pin 7 verbunden. H4 muss leuchten. Wie sind dann die Spannungen ( alles gemessen in Bezug zu interner Masse 5) an 1, 2, 3, 4, 7, 9, 13?
Und zwar in diesen Fällen:
D7 unterbrochen ( also kein Basisstrom zu Tr1), R add v13 entfernt.
D7 unterbrochen, mit r add v13
Mit D7, ohne r add v13
mit D7 und R add v13.

Poti R18 ganze Zeit auf Mittelstellung und nicht verändern.


Werte gerne als übersichtliche Tabelle




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*..da waren sie wieder, meine 3 Probleme: 1)keiner 2)versteht 3)mich
* Immer die gültigen Vorschriften beachten und sich keinesfalls auf meine Aussagen verlassen!

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