Soundcraft Compact 4 - interne inverter uitgefikt

Ik heb een tijd geleden een Soundcraft Compact 4 mengpaneeltje van het grofvuil geplukt. Het ding ruikt sterk naar verbrande elektronica, en eenmaal opengeschroefd werd duidelijk dat de STP24NF10 mosfet zo heet was geworden, dat het kunststof popnageltje/klemmetje waar ie mee vast zat gesmolten is. Naast de mosfet staat een elcootje een heel klein beetje bol.
De mosfet schijnt onderdeel te zijn van een omvormer van de enkele 12v voeding naar een dubbele, met tevens 48v fantoomspanning voor de microfoons.

Hoe ga ik te werk bij deze reparatie? Ik kan simpelweg het elcootje en de mosfet vervangen. Iemand op een ander forum had hetzelfde probleem en het vervangen heeft het probleem opgelost. Echter, graag zou ik willen voorkomen dat hetzelfde probleem binnen een paar jaar (Want het is een vrij nieuw mengpaneeltje) weer optreedt.

Kortom: hoe ga je te werk bij het repareren en toekomstbestendig maken van een omvormertje?
Tevens: kan ik de STP24NF10 vervangen door een IRF540?

Ik heb helaas nog geen schema kunnen vinden. Mocht iemand dat hebben, graag :)

Plaatje bij het plaatje (telefoonfoto, een telefoon hoeft niet te betekenen dat je geen bruikbare foto's kan maken :))
http://i.imgur.com/e7iBM8Gl.jpg

Vol formaat: http://i.imgur.com/e7iBM8G.jpg

Die FET ziet er goed doorbakken uit. Aangezien hij niet op een koelblok zit hoort hij niet heet te worden. Dat dit toch gebeurde kan het gevolg van een andere fout zijn.
Elco vervangen dan de boel voeden vanuit een labvoeding met stroombegrenzing. Dan heb je genoeg tijd om met een scoop te controlleren of er niks fout zit.
Moet voor jou niet moeilijk zijn.

Edit: een mosfet lijkt heel erg op een buis ;-) Leg even de datasheets naast elkaar. Ik denk dat de 540 wel kan maar het zou kunnen dat die andere een echte schakelfet is. Die 540 serie is mogelijk te lineair maar dan zou je de grafieken moeten vergelijken. (-Vgs kun je een beetje zien als de steilheid van een buis. Sommige gaan bij 4V al vol open, andere beginnen dan open te gaan maar pas bij 12 tot 15V gaan ze vol open.

[Bericht gewijzigd door fred101 op (37%)]

Stp125nf10: http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00002…
IRF540: http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00003…

Als ik naar de output characteristics en de transfer characteristics kijk, lijkt het alsof het verzadigingspunt op dezelfde plek zit. Daar wil je naar ik aan neem zitten om warmteontwikkeling te voorkomen.

Wat ik wel zie, is dat de input capacitance van de STP en de IRF van ST beide 840pF zijn, terwijl die van een IRF540 van een andere fabrikant op maarliefst 1700pF zit. Is dat een belangrijk verschil, waardoor de driver misschien onvoldoende vermogen heeft voor de aansturing, of maakt het niet zoveel uit?

@ Hieronder: dat elcootje staat een heel klein beetje bol dus ie zal wel slecht zijn. Jamicon is het merk. Ik bestel uiteraard een betere vervanger, anders mag ie over enkele jaren weer open...

Wat de FET koeling betreft: ik zit even te fantaseren over een stukje aluminium hoekprofiel waar misschien nét ruimte voor is. Alles is beter dan het dingetje gewoon op de print klemmen, maar in principe zou ie niet heet moeten worden omdat ie amper een ampere moet schakelen.

[Bericht gewijzigd door Ledlover op (26%)]

vaak overlijdt de fet door de low esr elco die gaar is geworden. maar je hebt ook vaker dat een fet een slechtere rdson heeft gekregen en zo meer hitte genereert op een klein of geen koelprofiel. van die blauwe dingen heb ik al vaker gezien.

neem voor de elco wel een goede low esr elco van panasonic..

Zo, FET en het elcootje zijn vervangen. Het mengpaneeltje werkt weer. Trekt 630mA bij 12v.

De FET is na 5 minuten grofweg 65 graden. Lijkt me niet heel vreemd, maar echt blij word ik daar niet van. Ik ga dus kijken of ik een koellichaampje kan vinden wat er in past.

Radio Rotor had geen 100µ 25v Low-ESR elco op voorraad dus heb ik er uit mijn voorraad een Elna 63v standaard type in gestopt. Deze wordt echter merkbaar warm, grofweg 30 graden! Ik ga dus nog op zoek naar een echte low-esr elco.

sloop een elco uit een oude smps, werkt ook. de fet wordt nu 65 graden, maar dat is nog met de kap eraf? dat zal dus meer worden met kap erop als er veel slechtere koeling is..

Elco's in oude SMPS'en vertrouw ik juist niet. Als die stuk gaan, is dat vaak vanwege verlopen elco's...

En da's 65 graden met de kap er af. Ik kan mijn vinger er net een paar seconde op houden. Ik ga eens kijken of de golfvorm wel mooi vierkant is. Het zint me niet echt dat ie zo heet wordt, terwijl ie maar een klein stroompje moet schakelen.
Tevens warmt het zeer kleine trafootje aardig op.

die fet en trafo maken een converter, als de elco die je nu hebt een verkeerd model is dan wordt de boel ook heter. je kunt gerust een smps elco pakken, maar wel een ding wat niet in een veel te klein kastje heeft gezeten en te heet is geweest.

Als je plek hebt kun je een paar elco's parallel zetten. Zo krijg je ook een lagere ESR

even meten met de scoop; als dat ding staat te oscilleren word de boel ook heet , en met een mutie meter meet alles "goed".

Nouja, oscilleren moet ie natuurlijk juist doen, anders krijg je geen 48v uit een 12v voeding :P

Signaal op de drain. 5v en 10µS/div.

Ingezoomd. De oscillator loopt op zeer grofweg 80khz, maar wat we hier zien is een slingering in de megahertzen (1µS/div).

Op de gate. De HF slingering is hier nauwelijks aanwezig.

(Ja, ik moet mijn scope poetsen ;))

Wat hoor ik hier te zien? De omvormer hoort de spanning op te krikken van 12v naar 48v, maar hoort die spanning wel op de FET aanwezig te zijn? En die tweede slingering van ca. 2 perioden, die hoort er helemaal niet te zijn lijkt me - want zo blijft die FET wel erg lang hangen tussen aan en uit.

Gaaf, een 454 in IBM uitvoering. Die is toch 150 MHz ? Welk jaar is hij?
Ik heb zijn moeder, een 453 uit 1965 maar die zijn "maar" 50MHz (Dat was toen best veel)

Meten aan zoiets is best lastig. Die voedingen sproeien nog al wat rond. Grote kans dat je naar dingen zit te kijken die er niet zijn. Het beste gebruik je een probeadapter die je vast soldeert op het meetpunt (evt zelf te maken van als "penveertje" gedraaid koperdraadje.) Als je nu een aarddraadje gebruikt pikt dat een hoop zooi op.

[Bericht gewijzigd door fred101 op (51%)]

Het is een 454a, met van die prachtige schakelingen op keramische printplaatjes, en transistoren in transistorvoetjes. Het originele klosje loodvrij soldeer zit nog achterop :)
Inderdaad 150MHz.
Welk jaar? Dat weet ik niet.

Ik heb 'm ooit van dit forum geplukt. Eigenlijk verdient dat ding wel eens een controlebeurt. De laatste calibratie zal in de prehistorie hebben plaatsgevonden :P

Wat bedoel je met een probeadapter? Heb je een foto?
Ik gebruik een doorsnee probe met haakje en aardedraadje.

[Bericht gewijzigd door Ledlover op (13%)]

Bij mijn 453 zit die zilversoldeer er ook nog bij. De mijne komt ook van een COer. Stond al dagen gratis bij vraag en aanbod, de eigenaar mailde mij en vroeg of ik hem wilde anders ging hij naar de stort. Het is niet de meest praktische scoop maar een mooi stuk historie. Het was zover ik weet de eerste echte portable tek. Het ding rolde naast de 500 buizen serie van de band af. Net zo mooi gemaakt maar dan met torren (en 2 nuvistors)
Heeft de jouwe ook zo'n exotisch stekkersysteem achterop om "automatisch" tussen 220 en 110 te kiezen. Zie onderste foto: http://www.pa4tim.nl/?p=3247
Bij de meeste teks kun je wel datums intern terugvinden. De 454 werd in 1971 uitgebracht.

Die net connector is niet eens zo exotisch, dat zijn standaard US contactdozen.

Er zitten schakelaars in die aansluiting. De steker bepaald de spanning door de schakelaar in te drukken.

Alles over proben met hindernissen staat in appnote 47 van LTC geschreven door Jim Williams en meer dan 130 paginas leesplezier ;-)
In een aflevering van de Bob Pease show is er iemand van Tek te gast en laten de Tech van Bob een zelfgemaakt alternatief zien. Ik weet niet welke aflevering, volgens mij een van de "what is all that XXXX stuff anyhow " uitzendingen.
Je draait wat draad om de onderste aardaansluiting van je probe. Dat soldeer je vast op de print. Dan draai je ook een draadje om de punt en dat soldeer je ook vast.

Er zijn meer manieren. Tek heeft ook de nodige pdf's en boeken over probing geschreven. De conceptreeks is er goed. 1 daarvan gaat over probes, een ander over probing.
Ik gebruik vaak een Tek diffprobe, dezelfde als in die Appnote. Gisteren was balen. Ik meet de spanning over de veilige kant van een optocoupler in een megger. Ik zet de megger op isolatie test, zie een vonkje bij de opto en een kanaal van mijn diffprobe is dood. Echt balen. Pas de stepgenerator van mijn 576 gemold bij het experimenteel testen van een relais (de stepper in FET mode de spoel laten schakelen. Geen goed idee zonder diode.
En nu dus mijn diff probe. :-( De 576 vanmiddag even gemaakt, die probe zal waarschijnlijk wat meer werk zijn.

De aansturing van de mosfet lijkt grote moeite te hebben om de gate opteladen. Bij het eerste scoop plaatje zie dat de mosfet heel lang, bijna de helft van de tijd, in het lineaire gebied blijft. Twee keer bijna open en weer een beetje dicht voor dat hij echt open gaat.
Dat zie je terug in het signaal op de gate. Er zit daar een horizontaal vlakje, waarschijnlijk rond de Vgth van de mosfet (typ 3V). De kunst is om de gate spanning zo snel mogelijk boven de Vgth te krijgen en dat lukt hier niet dus de mosfet wordt onnodig warm. Dat horizontale vlakje heet ook wel het miller plateau. google maar eens.
Misschien dat dit komt door dat je van 870 pF naar 1700pF bent gegaan. Een lagere gate capaciteit zal zeker helpen. Maar eerlijk gezegt ziet die gatedrive er gewoon heel beroerd uit en was dat mischien wel de reden dat de vorige mosfet ook is overleden.
Ik zou eens kijken waar de gate drive vandaan komt en controleren op fouten. Als je niks kan vinden misschien de gate weerstand verlagen of er een diode over zetten. Bij dat laatste belast je de driver alleen extra bij het open gooien. Het afsluiten lijkt prima te gaan... Wel opletten dat de driver nu niet te heet wordt natuurlijk :)

Gezien ik geen ervaring heb met omvormers en SMD techniek (al het kleine grut is SMD), zou het schema wel erg handig zijn. Weet iemand waar dat te krijgen is?

Ik ben gewend om met buizen te bouwen. Meer SMD dan een versterkertje met 6 onderdelen of het KIF SMD zaklamp-kitje heb ik niet. Het wordt wel spannend zo :)

---

Om nog even terug te komen op het meten met de scope aan de omvormer: op voorstel van Fred heb ik het aardedraadje achterwege gelaten, en gewerkt met het voorste aardcontact van de probe, dus direct contact met de pinnen van de mosfet die ik nog niet afgeknipt heb :)
Dat levert geen verandering op in wat ik meet. De slingering en die HF puls zijn er dus echt.

@ Henri hieronder: prijs voor een goede elco is geen bezwaar, het probleem is dat ik bij de postorderzaken nooit boven het minimumorderbedrag kom omdat ik al het gebruikelijke spul gewoon op voorraad heb.

[Bericht gewijzigd door Ledlover op (13%)]

Helemaal het "fry" eens. Waarschijnlijk is de gate drive een transistor trapje.

Wat ook helpt is bijvoorbeeld een OSCON low esr elco gebruiken.
Dat is echt superspul wat betreft low ESR (maar in verhouding ook duur, het moet toch ergens vandaan komen). Zeker als je weinig ruimte hebt kan dat een oplossing zijn om het rendement aanzienlijk te verbeteren.

Let wel op met een koelblokje want die FET moet geisoleerd van de print zijn.

[Bericht gewijzigd door henri62 op (10%)]

Edit: Voor de duidelijkheid, mijn nick is net veranderd van fry naar ArjanEmm, dank je Sine!
Meet je met een 1:1 of een 1:10 probe ? De eerste geeft vaak de Mhz rommel die je ziet bij het sluiten van de fet. Het probleem zit echt bij het open gooien. Die twee pieken. Die zijn laag impedant en zeker "echt".

Verder het gate signaal terug sporen op de print tot de eerste tor of ic. De drive is waarschijnlijk een ic of een discreet opgebouwde totempole met torretjes. Gevolgt door meestal een weerstand en eventueel wat bescherming.
Misschien is de bovenste tor van de totempole defect.

Bovenstaande is gemeten met een 1:1 probe. Ik heb het nog eens gedaan met een 100MHz 1:10 probe, en dan zie ik vrijwel hetzelfde gemeten tussen drain en source, zonder aardedraadje.
Aanraken van de drain met mijn vinger vermindert de MHz rommel.

Ik zal later vandaag even kijken of ik de driver kan opsporen. Daarna kan het even duren voordat ik me weer meld in dit topic, want de elektronicawerkplaats staat in het ouderlijk huis en ik woon in Amsterdam...

Ik weet niet of ik je er mee verder kan helpen maar ik zou heel graag een close up (foto) van het signaal op de gate wilen zien. Een volle golf lengte en 1v/d of zoiets.

2µS/div, 0,2v/div met 1:10 probe dus feitelijk 2v/div. Platte stuk van de golf is 0v.
Gemeten tussen gate en source.

http://i888.photobucket.com/albums/ac82/Tubefreak/IMG_20150524_141538418_zpsuw7zh6rw.jpg

Het lukt me niet helemaal om met één hand te meten en met de andere m'n telefoon te bedienen, maar ik denk dat alles wel te zien is. Bij de neergaande flank zie je onderaan nog wat HF rommel, mocht dat te onscherp zijn.

Als je 'gewoon een mooi plaatje voor aan de muur' wil, kan ik wel eens een echte camera pakken ;)

[Bericht gewijzigd door Ledlover op (10%)]

Met dat (relatief) platte stuk bedoel ik juist dat stukje van 2 tot 4 v, -1 tot +3 uS. Dat is waar de mosfet in geleiding gaat. Dat stukje is een bende, duidelijkelijk gaat de fet aan en uit en dan traag weer aan. driver is slecht ontworpen, of er is iets kaput.
Het afsluiten van de fet laat ook een horizontaal vlakje zien (4,5v). Ziet er goed uit. Zo zou het openen er ook min of meer uit moeten zien.

Op 24 mei 2015 08:48:20 schreef ArjanEmm:
Misschien dat dit komt door dat je van 870 pF naar 1700pF bent gegaan. Een lagere gate capaciteit zal zeker helpen. .......

Als je niks kan vinden misschien de gate weerstand verlagen of er een diode over zetten. Bij dat laatste belast je de driver alleen extra bij het open gooien. Het afsluiten lijkt prima te gaan... Wel opletten dat de driver nu niet te heet wordt natuurlijk :)

Meestal gebruik ik bij een defecte smps altijd dezelfde mosfets als vervanger, bij andere types is aanpassing van de gateweerstand meestal een goede oplossing als er daardoor andere problemen bleken te ontstaan.