Wodurch gehen Endstufen kaputt?

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Kaster
Stammgast
#1 erstellt: 16. Apr 2007, 19:16
Hallo,

vielleicht eine dumme Frage, aber wodurch gehen Endstufentransistoren erfahrungsgemäß am häufigsten kaputt?

In den Sinn kommen mir im Moment folgende Sachen:
- Überlastung, durch andere fehlerhafte Bauteile, falsche Lautsprecher, Partylautstärken... -> Überhitzung
- Kurzschluss, letztendlich auch Überlastung
- Altersschwäche der Transistoren selbst

Gerade letzteres würde mich besonders interessieren, es heißt ja immer Transistoren sind quasi unbegrenzt haltbar. Oft höre ich aber Geschichten von Verstärkern, die "auf einmal" nicht mehr an gehen, ohne dass es einen wirklichen Grund dafür zu geben scheint. Gehen Transistoren häufig "einfach so" kaputt? Muss man Angst um ein immer sehr gepflegtes Gerät (und die daran angeschlossenen LS) haben?

Das Problem ist wahrscheinlich, dass die Leute, die die Geräte reparieren, auch nicht wissen was der Vorbesitzer damit angestellt hat (Überlastung, Kurzschluss...). Trotzdem wäre ich an einer Einschätzung dieser Problematik sehr interessiert.


Schöne Grüße,
Christian
hf500
Moderator
#2 erstellt: 16. Apr 2007, 21:51
Moin,
das Transistoren "von selbst" kapttgehen, kommt vor, ist aber selten.
Eher hat das bei Endtransistoren andere Ursachen.
Also wie Du schon vermutest, durch Ueberlastung. (obwohl das die elektronische Sicherung abfangen sollte.)

Es gibt aber noch eine andere Moeglichkeit, die Endstufe wird durch Defekte in Treiber- und/oder Vostufe (des Endverstaerkers)
umgebracht. Hier sind die beliebtesten Uebeltaeter Elkos, die entweder Kurzschluss machen, oder Austrocknen und den
Endverstaerker in instabile Betriebszustaende bringen. Dann kommen noch kalte Loetstellen und seltener ausfallende Widerstaende infrage.
Verdaechtig sind vor allem Bauteile, unter denen sich die Platine dunkel verfaerbt hat.

73
Peter
armin777
Gesperrt
#3 erstellt: 17. Apr 2007, 09:26
@kaster

Nach meiner Erfahrung ist die häufigste Ursache für Endstufendefekte (wenn kein von außen herangeführter Grund ursächlich ist!) Eigenschwingen!

Da gegengekoppelte Gegentaktendstufen an sich schon recht empfindliche Konstrukte sind, reicht oft ein Kondensator, der seine Kapazität ganz oder teilweise eingebüßt hat, um das ganze schwingen zu lassen. Dies meist mit Frequenzen, die weit oberhalb unseres Hörspektrums liegen und deshalb von uns nicht einmal bemerkt werden. Nun stelle man sich vor, die Endstufe schwingt mit ca. 50 kHz bei einem recht ordentlichen Pegel - dann herrschen in der Endstufe schon ganz ordentliche Ströme, denn das Schwingen entsteht hinter dem Lautstärkesteller, ist also nicht regulierbar. Zudem weisen die Impedanzkurven von Lautsprecherboxen (auch von sehr guten!) bei derart hohen Frequenzen keine ordentlichen 8 Ohm mehr auf, sondern können unter Umständen eher Richtung Kurzschluß weisen - da lebt dann eine Endstufe nicht mehr lange. Die Schutzschaltung, die dies ja eigentlich verhindern soll, versagt hier oft, da kein Bauteil die Schwingungen von den Musiksignalen unterscheiden kann.

Alterungsbedingte Defekte bei Transistoren spielen ein absolut untergeordnete Rolle, es sei denn, diese wurden über einen länegren Zeitraum ständig an ihrer (thermischen) Grenze betrieben, das läßt den Alterungsprozess deutlcih beschleunigen. Was schneller altert, sind oft die Lötstellen, mit denen Leistungshalbleiter in Hi-Fi-Geräten befestigt sind!

Beste Grüße
Armin777
Kaster
Stammgast
#4 erstellt: 17. Apr 2007, 22:32
Vielen Dank für Eure Antworten, Peter und Armin!

Ich sage es zwar jedes mal, aber ich finde es echt super dass in diesem Forum die Spezialisten auch andere von ihrer Erfahrung profitieren lassen...


Gut, dann muss ich mir ja relativ wenig Gedanken um schwer beschaffbare Endstufentransen zu machen. Nachdem ich mittlerweile mit Elkos relativ gut sortiert bin, fliegen die alten (besonders die kleineren) bei den meisten Geräten sowieso gleich raus ;). Damit sollte die haupt Fehlerquelle vorerst wohl behoben sein...

Überlastet werden meine Geräte sowieso nicht, und Kurzschlüsse sollten eigentlich auch nicht passieren. Wie machen das eigentlich PA-Endstufen, ich hatte bei einer schon häufiger einen Kurzschluss (Kabel hatte einen unbemerkten Schaden), und ich habe mich immer nur gewundert, wieso die rote LED bei dem Kanal leuchtet. Kaputt gegangen ist aber nie was... Wieso ist das nicht bei den Schutzschaltungen der Hifi-Geräte möglich?

Eine andere Frage noch: Was haltet Ihr von einer externen Schutzschaltung? Ich betreibe häufig auch kleinere Geräte (d.h. ohne eigene Schutzschaltung), die tlw. auch komplett unrestauriert und ungewartet sind (hab wenig Zeit, mache gerade ABI); möchte aber ungerne meine Lautsprecher durch ein im Betrieb defekt werdendes Gerät zerstören. Könnte man da eine Schutzschaltung ins Lautsprecherkabel fest "einbauen", bzw wäre das Sinnvoll?

Schöne Grüße,
Christian
hf500
Moderator
#5 erstellt: 18. Apr 2007, 22:04
Moin,
eine externe Schutzschaltung kann bei unerprobten Geraeten ohne diese sinnvoll sein.

Die meisten HiFi-Versstaerker haben eine Schutzschaltung, die bei Ueberlastung den Ausgangsstrom
der Endstufe begrenzt. Grundig war seinerzeit stolz darauf, dass seine Schutzschaltung auch zuverlaessig
kapazitive und induktive Ueberlastung erkennt. Nach den Seviceanleitungen musste die Schutzschaltung
durch Kurzschliessen der Lautsprecherausgaenge bei Vollaussteuerung am Lastwiderstand ueberpruft werden.
Die Leistungsaufnahme des Verstaerkers durfte nicht ansteigen.

In High-Endigen Verstaerkern fehlen oft die Schutzschaltungen, mit der Begruendung, sie wuerden den Klang verfaelschen.
Nun, wer Geld fuer High-End hat, kann auch die Reparaturen bezahlen, wenn beim Kabeltesten mal wieder eine Endstufe abraucht ;-)

Der Endstufenschutz mit Schmelzsicherungen funktioniert nur, wenn die endtransistoren wesentlich staerker als die Sicherung sind.
Die Sicherungen werden zweckmaessig nach dem maximalen Ausfgangsstrom der Endstufe bemessen, nicht nach der Strombelastbarkeit der Endtransistoren.

("Ein Transistor wird die ihm vorgeschaltete Sicherung dadurch schuetzen, indem er zuerst durchbrennt" ; aus Murphy's Gesetz)

73
Peter
bukongahelas
Inventar
#6 erstellt: 19. Apr 2007, 01:46
Kann man feststellen,wie stark Kondensatoren gealtert
sind,bevor es zum HF-Schwingungs SuperGAU kommt ?
Oder alle auf Verdacht austauschen ? Sinds nur die
Elkos oder auch Folien und Keramiktypen ?
Wenn man einen Oszi hat,wie kann man messen,ob der
Amp zum Schwingen neigt ? (z.B. mit 50 kHz ansteuern,
abschalten und prüfen,ob es weiterschwingt ?).

bukongahelas
Bertl100
Inventar
#7 erstellt: 19. Apr 2007, 08:36
hallo zusammen,
ich will hier keinesfalls widersprechen.
aber ich glaube, dass doch halbleiterausfälle nicht eine
ganz so untergeordnete rolle spielen.

ich hab schon überraschend oft einen defekten transistor aus der differenzstufe gefunden. diese werden aber nicht wirklich thermisch stark belastet. gehen aber trotzdem gelegentlich kaputt.
oder (nur als beispiel) der STK3052 aus dem grundig A9000 in der treiberstufe. der geht nach meiner bescheidenen einschätzung einfach von selber kaputt.

meines wissens nach ist der hauptausfallmechanismus bei halbleitern umwelteinfluß auf den silizium chip.
die kunststoffgehäuse sind nicht dicht. und schon gar nicht jahrzehntelang. es gibt z.b. risse/spalte entlang der metallpins.

im übrigen setzen auch industrielle ausfallwahrscheinlichkeits-berechnungen die ausfallraten von leistungstransistoren sehr, sehr hoch an. klar, dass diese bei vollast und hoher temperatur viel häufiger ausfallen als bei zimmerlautstärke.
im hifi-bereich sind da nach meiner einschätzung mehr transistoren im treiberbereich gefährdet, die bei manchen designs auch bei zimmerlautstärke schon sehr heiß werden.

Gruß
Bernhard
jim-ki
Inventar
#8 erstellt: 25. Apr 2007, 00:30
seit wann wurde denn eine schutzschaltung eingebaut?beinhaltet das auch geräte aus den 70er?
andisharp
Hat sich gelöscht
#9 erstellt: 25. Apr 2007, 00:37
Ja, gab es schon alles in den 70ern. Erst in den teuren Kisten, später auch in fast allen anderen.
hf500
Moderator
#10 erstellt: 25. Apr 2007, 20:07
Moin,
Ausfall von Halbleitern durch Umwelteinfluesse ist schon ein Argument.
Als man begann, Transistoren in Kunststoff zu verkapseln, hatte man Probleme, zu verhindern,
dass Wasserdampf durch den Kunststoff diffundiert und den Halbleiter beschaedigt.
Halbleiter mit hohen Zuverlaessigkeitsanforderungen wurden (und werden) daher in Gehaeuse eingebaut,
die dampfdicht sind (Metall, Keramik).
Fuer Jubelelektronik hat sich das schnell verboten, die Metallgehaeuse sind dafuer einfach zu teuer.


73
Peter
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