Reparaturbericht Endstufe UHER Z-140 Schaltnetzteil

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bukongahelas
Inventar
#1 erstellt: 15. Nov 2010, 02:04
Bei einer UHER Z-140 Endstufe war das Schaltnetzteil defekt.
Die Endstufe wird über den zugehörigen Vorverstärker ferneingeschaltet.
Zunächst das integrierte Druckgußgehäuse und dann aus diesem
die Schaltnetzteilplatine ausgebaut.
Alle 4 Primärschalttransistoren des Wandlers waren defekt.
Ersetzt durch BU508. Alle anderen Halbleiter und Widerstände kontrolliert, keine Defekte.
Die kleineren Ansteuertransistoren kann man durch
BC639 und BC640 ersetzen.
Alle Elkos erneuert, die originalen mit je einem Anschluß
an der Rundseite hingen notdürftig isoliert frei über der Platine.
Zum Test müssen die 230VAC mit 4 Dioden (oder Gleichrichter)
zB 1N4007 in ca 300VDC gewandelt werden, die dann korrekt
gepolt dem Primärkreis zugeführt werden.(oben im Bild).
Das Meter links im Bild zeigt die Primär-DC,
die andreren die ca +-40V Railspannungen und 2 Hilfsspannungen.
Ab 130VAC springt das SNT an, es braucht keine Grundlast
(Shunt) an den Sekundär-DC-Ausgängen.
Die +-40V wurden testweise mit je 470 Ohm belastet.

UHER_Z-140_Netzteil_01

Es ist also möglich, das SNT zu testen, ohne die restliche
Endstufe zu gefährden, oder bei zB Defekt der Endstufenplatine das SNT zu gefährden.
Nun kommt der Einbau des SNT und Test mit der Endstufenplatine.
Fortsetzung folgt.

bukongahelas
norman0
Inventar
#2 erstellt: 15. Nov 2010, 10:49
Hi bukongahelas,

Schaltnetzteile sind schon was tolles. Hoher Wirkungsgrad auf kleinstem Raum. Ich habe mal ein PC-Netzteil zu einem reinen 12V Netzteil umgebaut. Dabei habe ich den kompletten 12V-Zweig umgebaut und "verstärkt". Der Rest wurde rausgeworfen. Da hatte ich das Problem einen entsprechenden Lastwiderstand zu finden. Das Netzteil sollte nach dem Umbau etwa 16A auf der 12V Leitung bringen, also etwa 200W. Glühlampen sind ausgefallen, da sie beim Einschalten einen sehr hohen Strom ziehen (Kaltleiter). Die Lösung war dann ein Ring 4*1,5mm² NYM-Mantelleitung. Der Widerstand eines Leiters konnte dann anhand der Länge leicht berechnet werden. Durch Reihen- bzw. Parallelschaltung konnten dann verschiedene Ströme eingestellt werden.
bukongahelas
Inventar
#3 erstellt: 16. Nov 2010, 03:55
Alles was schaltet, also SNT und PWM-Endstufen, sind mE
allerhöchstens für potente Aktivsubwoofer geeignet.
Der Wirkungsgradvorteil wird durch den erhöhten Aufwand
und die notwendigen Entstörglieder erkauft.
Hier wird natürlich wie immer gespart (auch in der Z-140
sind anstelle einiger Spulen Drahtbrücken).
Und was 20000mal pro Sekunde schalten muß,
ist irgendwann zermürbt.
Ich schätze mit normalem NT wäre die Z-140 zwar größer
und schwerer, aber nicht so defekt geworden.
Nach dem Nyquist-Theorem muß die Abtastfrequenz mindestens
doppelt so groß sein wie die höchste Audiofrequenz.
Bei CD-Qualität 44kHz, von Oversampling noch keine Rede.
PWM-Fullrange-Amps müßten also mit mehreren hundert
Kilohertz schalten.
Und es könnte sein, daß Audiofrequenzen mit Schaltfrequenzresten intermodulieren.
Analoges Hifi und quasidigitales Schalten, das paßt nicht zusammen.
bukongahelas
WinfriedB
Inventar
#4 erstellt: 16. Nov 2010, 10:37

bukongahelas schrieb:

Und was 20000mal pro Sekunde schalten muß,
ist irgendwann zermürbt.


Einspruch - wir setzen (professionelle) SNT ein, die seit Jahren ohne Probleme laufen (seitdem der Hersteller einen Serienfehler beseitigt hat).


bukongahelas schrieb:

Analoges Hifi und quasidigitales Schalten, das paßt nicht zusammen.
bukongahelas


Soweit ACK, an von mir entwickelte Analogtechnik kommt nur guter sauberer Strom aus konventionellen längsgeregelten Netzteilen. "Einfache" Netzteile mit Trafo und Regler werden allerdings immer weniger angeboten.
hf500
Moderator
#5 erstellt: 17. Nov 2010, 00:04
Moin,
Schaltnetzteil gut und schoen, solange man aus kleinem Volumen und geringem Gewicht eine relativ hohe Leistung holen und bei stabilisierten Netzteilen auf den Wirkungsgrad achten muss.
Als Funkamateur habe ich die dann auch nicht sooo gerne, wenn sie den LMK-Empfang zerheulen...

So ein Z140 fehlt mir auch noch, dann habe ich den Geraetesatz komplett. Allerdings mit CR1600 statt CR240.

73
Peter
bukongahelas
Inventar
#6 erstellt: 17. Nov 2010, 06:24
Nachtrag: Auf der SNT-Platine waren einige Leiterbahnen
weggeschmort, war sehr aufwändig dies zu restaurieren.
SNT eingebaut und Amp in Betrieb genommen.
Dafür war ein "Startstecker" auf der Sekundärspannungsbuchse
am Z-140 nötig. Brücke von 2nach5 und 6nach1.
Eine Brücke startet das SNT, die andere die Endstufe.
Mit einem Cinch-DIN-Adapter kann man den Z-140 auch mit
anderen PreAmps betreiben.
Railspannungen auch unter Last mit Boxen ca +-40VDC stabil.
DC-Offset und Ruhestrom ließen sich problemlos einstellen.

Z-140_Amp_Block_02

Lief danach etwa 3 Stunden bei moderater Lautstärke.
Dann saß ich plötzlich im Dunklen, Sicherungsautomat angesprochen.
Die 4 Primärschalttransistoren (ich hatte BU508 als Ersatz
für 2SC2502 eingebaut) wieder defekt.
Druckgußgehäuse des SNT gleichzeitig Kühlkörper sehr heiß.
2 Tage Arbeit umsonst.
Vermute als Ursachen:
-BU508 nicht kompatibel zu 2SC2502, evtl schalten die
BU508 wegen etwas geringerem Stromverstärkungsfaktor
nicht ganz durch, dadurch erhöhte Verlustleistung und
Thermotod.Oder es liegt an der geringeren Transitfrequenz,
7 statt original 20MHz.
-Böser:Wandlertrafos teildefekt, zu hohe Verluste.
Schnelle Gleichrichterdioden halb- bzw sporadisch defekt.
Elkos kann man ausschließen, alle erneuert.
-Netzspannung 230VAC für das 220VAC Gerät zu hoch.
Im Servicemanual sind die Railspannungen mit +-32VDC
angegeben, real gemessen, auch unter Last habe ich
knapp +-40VDC.

Wie üblich große Probleme bei der Auswahl von Ersatztyp
für 2SC2502. Original nirgendwo lieferbar.
Es werden als Ersatz vorgeschlagen:
ECA-DVD: MJE13006 ; 2SC3039 ; 2SC4106
ASWO: BUT56A ; 2SC2335
DÖV-Vergleichstabelle: BUT18/18A ; BUT46/46A ; BUT54

In meiner Bastelkiste habe ich noch BUT11AF ,
der versuchsweise eingebaut wird.
Dann werden die Railspannungen mit 2 Lastwiderständen
6 Ohm 300Watt belastet.
Macht an 40V/6Ohm=6,7A.
6,7A x 40V = 267W.
Wegen 2 Railspannungen das Doppelte = 534W.
Das dürfte maximalstens das sein, was die Endstufe unter VollLast zieht.

Welches ist der "potenteste" dem 2SC2502 kompatible
SchaltTransistor im TO-220 Gehäuse mit Pinfolge BCE ?
Warum stirbt das SNT trotz dreistündiger Funktion
den Hitzetod, obwohl der Amp nur auf ca 2x5W NF-Leistung lief, nachdem er vorher 5min bei ca 2x70W überlebt hat ?
Erbitte Vorschläge und Meinungen von Experten.
Hätte der Z-140 doch ein normales Netzteil,
dann wäre es vermutlich nicht ausgefallen und ich müßte
mich nicht mit dieser verbauten Krücke rumärgern.
Jede Reparatur an der SNT-Platine erzwingt die komplette
Zerlegung des Z-140 , jeweils eine Stunde für (De)Montage.
bukongahelas
hifi-collector
Stammgast
#7 erstellt: 17. Nov 2010, 10:58
"Hätte der Z-140 doch ein normales Netzteil,
dann wäre es vermutlich nicht ausgefallen und ich müßte
mich nicht mit dieser verbauten Krücke rumärgern."

Und das genau ist die Lösung Deines Problems. Bau ein normales Netzteil mit Trafo ein. Der Platz ist dafür vorhanden, da das Schaltnetzteil in einem relativ großen Gehäuse untergebracht ist. Da passt bestimmt auch ein Trafo rein. Bringe dazu noch Gleichrichter, Spannungsregler, Siebelkos umd ein paar andere Bauteile unter und Du hast ein konventionelles Netzteil, das mit Sicherheit in den nächsten 20 Jahren nicht die Grätsche macht. Ich habe an einer Z 140 mal so einen Umbau gesehen. War zwar nicht so professionell gemacht und nicht im originalen Gehäuse des SNT, funzte aber einwandfrei.

Gruß

Andreas
Bertl100
Inventar
#8 erstellt: 17. Nov 2010, 12:04
Hallo,

die kleinen Elkos primärseitig wurden auch ersetzt, durch Low-ESR-Typen?
Waren alle BU508 vom selben Hersteller, selbe Charge?
Ich nehme an, die Transistoren werden parallel betrieben im Gerät.

BU508 ist übrigens nicht im TO220 Gehäuse, sondern im TO247.
Ich würde sagen, der ist kein echter Ersatz für den 2SC2502, fast doppelt so viel Spannung, 50% mehr Strom, daher deutlich größerer Chip -> weniger hfe, deutlich mehr Ladung zum Ausräumen aus der Basis beim Sperren.
Wird da über einen Ansteuertrafo angesteuert?
Ich würde da ehrlich über einen Umbau auf Mosfets nachdenken.
Bipolare in dieser Spannungsklasse sind einfach am aussterben - da gibts nichts mehr. Vor allem für Schalteranwendung.


Hast du im Betrieb mal die Kollektorsignale der BU508 oszillographiert?

Schaltentlastungsnetzwerk (Snubber, RCD, oder was auch immer) primärseitig ist ok?

Gruß
Bernhard
Bertl100
Inventar
#9 erstellt: 17. Nov 2010, 12:24
... Inchange hat den 2SC2502 übrigens noch im Angebot!

Gruß
Bernhard
bukongahelas
Inventar
#10 erstellt: 18. Nov 2010, 03:44
Der Schaltplan des SNT:
UHER_Z-140_Sp_Snt
Nachdem die BUT11AF im isolierten Plastikgehäuse (erspart Glimmerscheibe) eingesetzt und die Treiber gegen neue
BC638/BC640 ersetzt wurden, lief das SNT wieder.
Nun die Railspannungen mit je 12 Ohm belastet, macht an
den angezeigten +-34V ca 3A und damit knapp 100W,
für beide Railspannungen also 200W. Das paßt zu den
angegebenen 2x60W sinus Ausgangsleistung , 60% Wirkungsgrad
der Endstufen.
Die 2x24=12Ohm Widerstände sieht man wassergekühlt.
Das Wasser erreichte von ca 10 bis 100 Grad in ca 15 Minuten.
Dabei blieb der Kühlwinkel der BUT11AF bei weniger 40 Grad.
Z-140_SNT_Test_01
Damit dürfte das SNT den Test bestanden haben.
Z-140 wieder montiert, läuft seit 2 Stunden, SNT entwickelt
wenig Wärme. Mal sehen wie lange es hält.
bukongahelas
bukongahelas
Inventar
#11 erstellt: 18. Nov 2010, 04:04
"die kleinen Elkos primärseitig wurden auch ersetzt, durch Low-ESR-Typen?"
Da sah ich keinen Bedarf, weil die ca 300VDC stabil waren.

"Waren alle BU508 vom selben Hersteller, selbe Charge?
Ich nehme an, die Transistoren werden parallel betrieben im Gerät."
2xja

"BU508 ist übrigens nicht im TO220 Gehäuse, sondern im TO247."
Den gibts in beiden Ausführungen.

"Wird da über einen Ansteuertrafo angesteuert?"
Siehe Schaltplan

"Hast du im Betrieb mal die Kollektorsignale der BU508 oszillographiert?"
Hätte ich gern, nur wo schließe ich die Masse des Oszi an ?
An den Netz-NullLeiter(N) ? An Steckdosenerde (PE) ?
An Sekundärmasse (GND) ?
Messungen mit Oszi direkt am Netz vermeide ich möglichst.
Erstens weil der Massebezugspunkt unbekannt ist und
zweitens um den Oszi nicht zu gefährden.
Am Oszi-Eingang steht zwar 1000V spannungsfest und es ist
noch ein 10:1 Teiler davor, aber ich will nichts riskieren.

"Schaltentlastungsnetzwerk (Snubber, RCD, oder was auch immer) primärseitig ist ok?"
Welche Bauteile gehören zum Snubber (=Dämpfungsglied) ?
Von der Funktion des SNT verstehe ich soviel, daß die
300VDC mit 20kHz zertaktet werden, durch den Trafo und
dann mehrere DC Spannungen gleichgerichtet und gesiebt werden.
Der Trafo hat Hilfswicklungen, die die Transistoren ansteuern, damit das Ganze selbsterregt schwingt.

BU508: Ich vermute die BUT11AF schalten besser durch
und werden daher nicht so heiß wie die BU508.
Wie man sowas auf FET umbaut ist völlig unbekannt und
hier zum Glück nicht nötig, ebenso wie der Umbau auf
50Hz Netzteil.

bukongahelas
Bertl100
Inventar
#12 erstellt: 18. Nov 2010, 08:50
Hallo bukongahelas,

ok, ich dachte an ein Schaltnetzteil nach dem Prinzip Sperrwandler. Sowas haben wir in der Tat nicht.
Das ist ein selbstschwingender Wandler.
Die Primärwicklung wird durch eine Vollbrücke angesteuert.
L814 ist der Ansteuertrafo.
Sowas läuft ungeregelt. Netzspannungsschwankungen werden auch sekundärseitig sichtbar.
Daher gibt es auch keine "kleinen" Elkos primärseitig.
Der 10µF ist aber ok? Er scheint hochbelastet zu sein!

Für Messungen im Primärnetzteil mußt du das SNT über einen Trenntrafo betreiben. Und dann die Oszimasse an den Minuspol von C813 (10µF) anschließen.

Schaltentlastungsnetzwerk gibts hier auch nicht.
Halbbrücken und Vollbrückenwandler schalten von selbst schaltentlastet. Beide Halbbrücken-Mittelpunkte kommutieren von selbst. Wie das aber hier ist, wo keine Freilaufdioden über den Transistoren sitzen - hmm.. Hat der 2SC2502 eine interne Inversdiode?

Gruß
Bernhard
bukongahelas
Inventar
#13 erstellt: 19. Nov 2010, 02:45
Hat der 2SC2502 eine interne Inversdiode?
Soweit ich weiß nicht.
Mit den BUT11AF läuft der Z-140 nun schon 8 Stunden
und wird auch nur handwarm.
Gruß und Dank
bukongahelas
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