Voeding Akai AKH-402.80XS subwoofer repareren

Ik heb een Akai subwoofer van een 2.1 set van een kennis hier ter reparatie staan, die kennis heeft het niet breed dus ik wil de subwoofer voor haar graag weer werkend krijgen.

Getekend schema van voedingsdeel heb ik gescand en die pdf bijgevoegd, hopelijk is e.e.a. goed te lezen (scan is niet geweldig). Het schema van de voeding lijkt heel sterk op de application note van de in de voeding toegepaste DM0565R controller. Akai heeft daar her en der alleen wat onderdelen aan toegevoegd.

Eerste metingen met 2 verschillende multimeters en een LCR meter toonden aan dat diverse onderdelen in de voeding zijn overleden. Waar de metingen vreemde resultaten gaven heb ik de bewuste onderdelen aan een zijde met mijn soldeerbout losgemaakt of geheel uitgesoldeerd en de meting herhaald. Dat heeft geresulteerd in de volgende lijst aan defecte onderdelen:
- zekering F3 (2A traag) is zichtbaar doorgebrand. De binnenzijde van het glas helemaal zwartgeblakerd, dat is een indicatie dat verderop in de voeding een harde kortsluiting naar GND zit;
- primaire elco C303 (68uF 400V) is geheel uitgedroogd, capaciteit blijkt na uitsolderen nog slechts ong. 60p (!). Geen zichtbare schade, niet opgezwollen en geen lekkend electrolyt;
- beide X2 condensatoren C301 en C302 (100nF 275VAC MKP) zijn uitgedroogd, meting capaciteit na uitsolderen bij allebei slechts 1,5nF. Erg vreemd dat deze allebei dezelfde waarde meten i.p.v. de 100nF die ze oorspronkelijk waren;
- U301 (DM0565R) is oververhit geweest, ondanks dat deze op een flink koelprofiel is gemonteerd. De plastic behuizing is aan onderzijde opengebarsten en diverse aansluitpootjes zitten daardoor los. Ik kon die pootjes zonder moeite uit de behuizing lostrekken. De print onder dit onderdeel is donker verkleurd, een extra indicatie dat de controller is oververhit;
- zenerdiode ZD313 (1N4744A, 5V 1W) is doorgeslagen, meet 0R in beide richtingen;
- weerstand R340 (22R 0,25W) meet oneindig.
De overige onderdelen meten in orde. Ik ga uit voorzorg wel elco C307 (4u7 50V) vervangen. Alle wikkelingen van trafo T1 (EC2834/N 6-20) meten een inductie, zodat het erop lijkt dat die wikkelingen niet zijn kortgesloten. Ik heb niet kunnen achterhalen welke voedingsspanningen de voeding opwekt. Een datasheet van T1 heb ik niet kunnen vinden.

Ik heb daarnaast ook al diverse metingen aan het secundaire deel van de voeding en het versterkerdeel, uitgevoerd. Daar zijn vooralsnog geen defecte onderdelen uit tevoorschijn gekomen, zodat er geen noodzaak was om onderdelen uit te solderen of aan een zijde los te solderen.

Ik ben benieuwd wat jullie idee is over de oorzaak dat deze onderdelen zijn stukgegaan. Ik vermoed zelf dat de drooggekookte primaire elco e.e.a. in gang heeft gezet, en dat de schade is beperkt gebleven tot het primaire deel van de voeding. Of is het mogelijk dat er toch een defect onderdeel in het secundaire deel van de voeding of het versterkerdeel zit en dit heeft veroorzaakt?

Ik ben van plan de bovengenoemde onderdelen te vervangen, maar pak dan voor de zener een BZX85C15. En ik vervang zoals gezegd uit voorzorg meteen ook C307.

re-atari

Ik heb het idee dat deze voeding op overspanning is aangesloten geweest.
Bijv schade door blikseminslag of weglopende nul.
Als weerstand R340 doorgebrand is dan zal de bijbehorende PC817 ook stuk zijn.
Je kunt de voeding repareren en daarna via een gloeilamp op het lichtnet aansluiten. Dan merk je gauw genoeg of de secundaire ook rot is.
Het mooist is natuurlijk de secundaire spanning(en) via één of meerdere labvoedingen aanbrengen. Aan het gedrag van deze voedingen kan je dan zien of er secundair echt iets stuk is.
De BZX85C15 kan 1 Watt aan en is dus hier bruikbaar.
C307 kan je uit voorzorg vervangen. Je weet tenslotte niet of hij intern beschadigd is.
Vermoedelijk zal secundair alles in orde zijn

[Bericht gewijzigd door ohm pi op 25 oktober 2019 19:08:00 (11%)]

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

Dank voor je reactie! Aan blikseminslag o.i.d. had ik nog niet gedacht. Omdat de subwoofer in het geheel geen ventilatie openingen heeft, en opgebouwde warmte dus niet kan ontsnappen, was hitte met drooggekookte condensatoren als gevolg mijn eerste ingeving van een mogelijke oorzaak.

Ik heb bij het in ontvangst nemen van de subwoofer aan haar gevraagd hoe hij defect was gegaan, maar ze kon daarover eigenlijk niets concreets zeggen. Alleen dat ze de netschakelaar altijd ingeschakeld had staan, en dat de subwoofer op een dag bij het opstarten van de PC geen geluid gaf.

Ik moet over R340 wel een nadere precisering melden. Het gekke met die weerstand is nl., dat hij bij meting in circuit zijn nominale waarde van 22R had. Ik heb hem daarna aan een zijde losgesoldeerd om een goede meting van C363 en C306 uit te kunnen voeren, en daarna mat hij ineens oneindig. Ik heb hem bij het uitsolderen niet fysiek beschadigd, en ook is hij bij het uitsolderen zeker niet te heet gestookt met mijn soldeerbout. Kennelijk was hij al op weg naar de hemel, en was dit het laatste zetje ;-)

Ik heb de fototransistor zijde van U302 doorgemeten (diodemeting), en die lijkt me in orde te zijn. Ik zal deze opto zoals je aangeeft uit voorzorg vervangen.

Mijn overweging om voor ZD313 een BZX85C15 i.p.v. een 1N4744 te gebruiken, is dat de BZX85C een iets hoger vermogen aankan (1,3W i.p.v. 1W). De datasheets van de verschillende fabrikanten zijn daar echter niet eenduidig over, de ene specificeert de BZX85C voor 1,3W, de ander voor 1W.

Ik zat idd. ter voorkoming van grootverbruik van zekeringen te denken aan de truc met de 100W gloeilamp in serie met de lichtnetaansluiting. Het bypassen van de ingebouwde voeding en via een labvoeding opstarten van het secundaire deel heb ik ook al over nagedacht, maar helaas heb ik geen idee welke spanningen de ingebouwde voeding via T1 eigenlijk zou moeten produceren. Hij heeft 2 secundaire wikkelingen, en wekt dus 2 verschillende spanningen op.

Een service manual van dit apparaat is jammer genoeg niet te vinden.

Ik ga eerst de benodigde vervangende onderdelen maar eens bestellen. Ik meld uiteraard de ontwikkelingen in het reparatieproces in deze thread 'ter leringe ende vermaeck' terug.

re-atari

Hier is een korte update van mijn vorderingen met de reparatie van de subwoofer. Ik heb me er afgelopen weekend weer eens over gebogen. Ik heb nog geen onderdelen besteld, ben ook bezig met de reparatie van een andere apparaat en wil de voor beide apparaten benodigde onderdelen eigenlijk in een keer tegelijk bestellen.

Ik heb eerst trafo T1 (EC2834/N 6-20) uitgesoldeerd om deze met mijn LCR meter op evt. kortgesloten wikkelingen door te meten. Daarna heb ik een beknopte schematische weergave van de voedingsrails aan de secundaire kant getekend. Die zien er erg standaard uit, elk heeft een enkelzijdige gelijkrichting, een spoel en afvlakking door een aantal elco's.

Trafo T1 heeft (zoals in de aan de openingspost gevoegde bijlage is te zien) aan de primaire kant 2 wikkelingen. Een wikkeling (in de afbeelding in die bijlage de bovenste) heeft een inductie van 480 uH, de onderste wikkeling 19uH. Na uitsolderen van de trafo heb ik gevonden dat aan de secundaire kant eveneens 2 wikkelingen zitten. Eentje dient voor het opwekken van de voedingsspanning van het in de subwoofer gebruikte Philips TDA8947 versterker IC, deze wikkeling meet 33uH. De andere wikkeling dient zo te zien om een positieve en negatieve voedingsspanning op te wekken voor een tweetal 4558 opamps. De wikkeling heeft een middenaftakking die aan GND ligt, het zijn dus eigenlijk 2 wikkelingen. Deze 2 meten elk 11uH naar de middenaftakking.
Al met al lijkt het er op dat de wikkelingen van de trafo in orde zijn.

Als ik het me goed herinner van de natuurkundelessen op de middelbare school (lange tijd geleden) kan ik aan de hand van de verhouding tussen de inductie van de wikkelingen berekenen welke spanningen de voeding opwekt. De in de tekening bovenste wikkeling aan de primaire kant is 480uH, gedeeld door 33uH van de ene wikkeling aan de secundaire kant, is 14,5. De wikkeling aan de primaire kant ligt aan 230V, deel ik dat door 14,5, kom ik uit op een sec. spanning van ong. 16V. Dat past wel bij de specs die ik in het datasheet van het versterker IC heb gevonden: VCC min. 9V, typ. 18V en max. 26V.
Pas ik dezelfde berekening toe op de andere wikkeling aan de secundaire kant, kom ik uit op 230V gedeeld door 11, oftewel voedingsspanningen voor de beide opamps van +5V en -5V.

Ik ben nu van plan aan de hand van deze bevindingen het versterkerdeel van de subwoofer te testen. Afh. van de uitkomsten van die test kan ik bepalen of het wel of geen zin heeft de voeding te repareren en er onderdelen voor te bestellen.
Ik heb de voedingsrails in het versterkerdeel al met mijn multimeter gecontroleerd, daarbij is geen harde kortsluiting naar GND tevoorschijn gekomen. De gelijkrichter in de 16V voedingsrail van het versterker IC bestaat uit 2 parallel geschakelde HER303 diodes (200V 3A), de 2 van de opamps elk uit een FR107 (50V, 1A). Uit controle met mijn multimeter bleek aan dat die allen in orde zijn. De afvlakelco's meten goed op zowel capaciteit als op ESR.

So far so good, dus.

re-atari

maartenbakker

Golden Member

De spanningsberekeningen lijken wel in de buurt te zitten (binnen een factor 2 nauwkeurig), maar daar mag je niet op afgaan. Er staat immers geen 230Veff op de primaire. De piekspanning zal 320V zijn en de effectieve spanning wordt actief geregeld (switched mode power supply).

"The mind is a funny thing. Sometimes it needs a good whack on the side of the head to jar things loose."

Ach ja, natuurlijk Maarten, goed dat je daarop wijst. Schakelende voedingen zijn pas aan het eind van mijn middelbare schooltijd op de markt gekomen, en toen zat natuurkunde al niet meer in mijn eindexamenpakket. Tijdens mijn natuurkundelessen heb ik alleen berekeningen aan lineare voedingen geleerd. Als ik het me goed herinner heeft Apple (uit kostenoverwegingen) in de Apple II voor het eerst op grote schaal gebruik gemaakt van een schakelende voeding, en die homecomputer kwam pas in 1979 op de markt.

Ben wel blij dat de destijds opgedane basiskennis is blijven hangen, altijd al geweten dat het eens van pas zou komen ;-) Het toont aan, dat niemand eenmaal opgedane kennis meer kan afnemen. Mijn vervolgopleiding en maatschappelijke loopbaan is in een geheel andere richting gegaan.

Komend weekend ga ik eerst verder meten aan het andere apparaat (Pioneer receiver), en als er nog wat tijd overblijft het versterkerdeel van de subwoofer met een paar geschikte netvoedingen uittesten. Ik heb alle elco's, C's en diodes in het versterkerdeel al met mijn multimeter doorgemeten, die waren allen OK. Ik heb 2 enigzins opgezwollen elco's in het L en R uitgangskanaal van het versterker IC naar de 2 satelliet luidsprekertjes, uitgesoldeerd en doorgemeten. Ondanks dat ze geen vreemde meetresultaten in capaciteit en ESR te zien gaven, vervang ik ze uit voorzorg. Ze zijn nu immers toch al verwijderd.

Hopelijk heeft het versterker IC geen schade opgelopen, dat zou zomaar kunnen als de schade in de voeding (dat vermoeden sprak Ohm Pi hierboven uit), daadwerkelijk door blikseminslag is veroorzaakt. Ik had dan verwacht dat de gelijkrichtdiodes van de diverse voedingsrails zouden zijn doorgeslagen (meten alle 4 OK), en dat andere componenten mogelijk zelfs zichtbaar beschadigd zouden zijn.

re-atari

Wanneer de primaire elco uitdroogt dan probeert het schakelvoedings IC uit alle macht nog iets van die 100 Hz rimpelspanning te maken maar komt steeds in het verboden gebied terecht (omdat de spanning richting nul gaat) en wordt daardoor warm/heet en op een gegeven moment is het 'boem' de FET maakt sluiting en de zekering flitst er uit.

De secundaire kant van de voeding loopt meestal geen schade op, de primaire wikkeling van de trafo is zo laagohmig dat het voor gelijkspanning of lage frequenties nagenoeg een kortsluiting is. Er wordt dan secundair maar heel kort energie opgewekt (en dan is de zekering al door).

[Bericht gewijzigd door KGE op 7 november 2019 12:38:49 (30%)]

vergeten

Golden Member

Op 25 oktober 2019 23:40:14 schreef re-atari:
Mijn overweging om voor ZD313 een BZX85C15 i.p.v. een 1N4744 te gebruiken, is dat de BZX85C een iets hoger vermogen aankan (1,3W i.p.v. 1W). De datasheets van de verschillende fabrikanten zijn daar echter niet eenduidig over, de ene specificeert de BZX85C voor 1,3W, de ander voor 1W.

De ZD313 is 5 volt de BZX85C15 is 15 volt dus die zijn niet uitwisselbaar!
De 1N4744a is ook 15 volt dus ook geen goede vervanger.

Doorgaans schrijf ik duidelijk wat ik bedoel, toch wordt het wel eens anders begrepen.

@KGE: lijkt me idd. een aannemelijke verklaring waarom en hoe de voeding is stuk gegaan. De print zit helemaal bovenin de subwooferkast gemonteerd, en er is (op de opening van de basreflex trechter na) in de hele kast geen enkel ventilatiegat te bekennen. Arme primaire elco en schakelFET ;-(
Ik denk dat ik om een herhaling van deze storing in de toekomst te voorkomen, ter hoogte van de print een rijtje ventilatiegaatjes (5mm doorsnee of zo) in de achterwand zal boren. De achterwand is een relatief dun stukje hout, en die gaatjes zitten toch niet in het zicht. Het zal ook geen kwaad kunnen voor de primaire elco een type van een betrouwbare fabrikant (Panasonic of Rubycon) te gebruiken. Het was er nu eentje van LM(?), zal ongetwijfeld Chinese prullaria zijn. Akai heeft in het versterkerdeel trouwens een allegaartje van dit soort meuk elco's (KSD, SW, Fullcon) op de print gemonteerd. Ze meten qua capaciteit weliswaar in orde, maar omdat de print nu toch al uitgebouwd op tafel ligt...

@vergeten: er blijkt in mijn openingspost helaas een typfout inzake ZD313 te zijn geslopen. Ik had het datasheet van de door Akai gemonteerde (en doorgeslagen) 1N4744A er al op nageslagen, en gevonden dat het een 15V zenerdiode is. Dus geen 5V type, zoals ik per abuis schreef. Wel scherp opgemerkt van je! ZD313 is in de tekening van het schema van de voeding wel correct aangegeven.
Oorzaak van de typfout is dat de '1' op het toetsenbord van mijn laptop af en toe weigert... Er zit waarschijnlijk een sesamkruimeltje van een boterham onder, voel bij het indrukken van die toets nl. iets meer weerstand dan bij de andere toetsen. Moet het toetsenbord dus dringend weer eens met de stofzuiger onder handen nemen. Ik kijk mijn ingetypte tekst altijd nog een keer na voordat ik post, maar deze keer heb ik simpelweg over de typfout heen gelezen.

re-atari

Als je nieuwe componenten gaat monteren probeer dan over te dimensioneren.
Door slechte of geen ventilatie wordt het ter plekke veel te heet.
Meestal is de oorzaak van de ellende één of meerdere slechte soldeer verbindingen die ontstaan zijn door krimp en rek in het materiaal(tin) door de warmte ontwikkeling. Door overgangs weerstand in een soldeer verbinding krijg je nog meer warmte ontwikkeling wat uiteindelijk resulteert in een uit elkaar gebarsten halfgeleider enz. Mijn advies is, waar kan, over dimensioneren en zorgen dat de soldeer verbindingen weer degelijk en zwaar worden uitgevoerd.

Dat idee had ik idd. ook al, was sowieso van plan alle elco's te vervangen, en dan (d.w.z. als de beschikbare ruimte het toelaat) meteen types in de eerstvolgende hogere spanningsklasse te nemen. Waar oorspronkelijk een 16V type was gemonteerd plaats ik dus een 25V type, 25V wordt 35V, 35V wordt 50V. Het zal wel schipperen worden met de ruimte, de hele print is opgebouwd uit through hole onderdelen en her en der is erg weinig tussenruimte beschikbaar. Evt. monteer ik de elco's bij ruimtegebrek aan de onderzijde van de print, daar is immers plaats genoeg. Het solderen van de elco's vereist dan wel wat kunst en vliegwerk, het is nl. een enkelzijdige print. Maar dat gaat zonder twijfel lukken.

Bij het desolderen van de defect gemeten onderdelen is me al opgevallen, dat Akai een soort soldeertin heeft gebruikt dat je gewoonlijk bij de bouwmarkt in het schap ziet liggen. Meer lood dan tin, geen harskern erin, het spul vloeide bij desolderen niet mooi op de tip van mijn soldeerbout en het heeft ook niet echt heel jofel aan de print en componenten gehecht. Alle soldeerverbindingen zien er erg dof uit, maar het lijkt niet op loodvrij soldeer. Het (1mm 60/40) soldeertin dat ik altijd gebruik resulteert in een mooie blinkende en stevige verbinding. Ik ga dus de hele print opnieuw solderen met mijn eigen soldeertin, moet daar wel bij oppassen dat de print niet kromtrekt, het is er nl. eentje van (el cheapo) fenolkern. Gelukkig hebben bij het desolderen nog geen printsporen losgelaten, dat had er nog net aan ontbroken.

Het lijkt erop dat de primaire elco en schakelFET door oververhitting en gebrek aan ventilatie in hun eigen sop zijn gaargekookt. Mijn kennis vertelde me nl. dat ze de subwoofer nooit uitschakelde.

Bij het de solderen helpt het als je gewoon eerst soldeert met goede harskern en daarna gaat desolderen. Zo deed ik dat ook vaak bij slechte tin soorten. Over het algemeen als je het gaat aanpakken zoals je omschreven hebt gaat het zeker lukken. Veel succes !

Hier is een statusupdate van de vorderingen in de reparatie. Omdat de soldeerverbindingen er, zoals ik in een eerdere post heb aangegeven, niet echt okselfris uitzagen, heb ik eerst de hele print opnieuw gesoldeerd. Daarna heb ik alle vervangende onderdelen voor de defecte componenten in de voeding gemonteerd. De subwoofer werkt nu weer prima. Omdat ik de beide satellietluidsprekers er niet bij heb, hoorde ik tijdens een testrun van een mp3'tje weergegeven vanaf mijn laptop alleen lage tonen. Nou ja, het is per slot van rekening immers een subwoofer. Het geluid klonk niet vervormd of anderszins 'vreemd'. Er kwam ook flink wat lucht door de basreflexkelk naar buiten.

Ik heb bewust afgezien van het vervangen van de elco's in het versterkerdeel. Die gaven bij doormeten met mijn LCR meter geen vreemde waardes te zien, en ik kan ze indien nodig altijd nog vervangen. Zoals het er nu uitziet is het niet nodig.

Ik heb wel de 2 1000uF uitgangselco's in de signaalroute naar de satellietjes vervangen. Bij beide was de bovenkant enigzins opgezwollen (nauwelijks te zien of te voelen) en ze hadden volgens mijn LCR meter allebei nog maar een capaciteit van 150uF. Ik had 2 nieuwe liggen, dus uit voorzorg vervangen.

Ik heb een (groene )LED met voorschakelweerstand ter indicatie van aanwezigheid van de +5V voedingsspanning gemonteerd, beide waren volgens de silkscreen al op de print voorzien, maar (vermoedelijk uit kostenoverweging) niet gemonteerd. De waarde van de te monteren weerstand stond zelfs op de silkscreen aangegeven, dus dat was een fluitje van een cent. Het werkt perfect als aan/uit indicatie.

Ik vermoed dat de onderdelen in de voeding door oververhitting zijn gesneuveld. De print zit helemaal bovenin de kast, en er is geen enkel ventilatiegat in de achterwand. Toen ik de subwoofer ong. 30min. in de testrun had, kon ik aan de bovenkant van de kast voelen dat zowel het versterkerdeel als de voeding waren opgewarmd. Niet extreem, maar wel voelbaar warm door het hout van de kast heen. Mogelijk ga ik (uiteraard na afstemming met de eigenaar) zelf met de boormachine ventilatiegaatjes in de achterwand aanbrengen. Ik voel er weinig voor om hem over een half jaar opnieuw dezelfde storing te moeten repareren, als ik dat nu kan voorkomen.

Ik laat de subwoofer deze week eerst een aantal uurtjes testdraaien, dan kan hij komend weekend weer terug naar de eigenaar. Die was in elk geval superblij dat het apparaat weer werkt.

vergeten

Golden Member

Mooi dat het is gelukt!

Zorg wel dat er door die gaatjes geen "delen onder netspanning" bereikbaar zijn. Of indien mogelijk maak wat grotere gaten en plaats roostertjes aan de binnenkant.

Hopelijk verstoren die ventilatiegaten niet het subwooferen :)

Doorgaans schrijf ik duidelijk wat ik bedoel, toch wordt het wel eens anders begrepen.

De subwoofer heeft gisteren de hele dag zonder problemen op mijn receiver gewerkt (radio op normaal kamervolume geluisterd). De bovenkast van de kast werd weer handwarm, maar zeker niet heet. Ik kon voelen waar de koelplaten van de FET en het TDA8749 versterker IC zitten. Het lijkt er dus op dat mijn reparatie afdoende is geweest, en dat hij weer terug naar de eigenares kan.

Ik heb kort samengevat in de voeding de volgende onderdelen vervangen:
primaire elco 68uF 450V, FSDM0565R FET, 2 100nf 275V AC X2 condensatoren, 15V zenerdiode, 22R weerstand, 30k weerstand en 4,7uF 50V elco. Ik heb uit voorzorg een zekeringhouder gemonteerd, er zat oorspronkelijk een through hole 2A zekering. Zoals hierboven al aangegeven heb ik ook de 1000uF elco's in de 2 uitgangen naar de satellietluidsprekertjes vervangen. De totale kosten zijn dus beperkt gebleven, de primaire (Rubycon) elco was met € 4 het duurste.

Ik heb groen licht gekregen van de eigenares om ventilatiegaatjes in de achterwand aan te brengen, mijn plan is een aantal rijen gaatjes van max. 5mm doorsnede te boren met een onderlinge afstand van 1 cm. Risico op electrocutie is klein, er zijn geen onderdelen onder netspanning direct bereikbaar. Het is nl. een langwerpige print (ong. 25cm bij 8cm) waarop het voedingsdeel en versterkerdeel elk een eigen ruimte hebben gekregen. De trafo vormt letterlijk de scheiding tussen die 2 delen. De print wordt aan de kant van het versterkerdeel aan de achterwand vastgeschroefd. Het voedingsdeel zit helemaal aan de andere korte zijde, dus zover mogelijk van de achterwand verwijderd.

Als ik hem dit weekend demonteer om de ventilatiegaatjes te boren, zal ik meteen een paar foto's van de componenten en soldeerzijde van de print maken. After all, a picture tells you more than a thousand words...

Ik ben er niet heel bang voor dat de subwooferfunctie door de ventilatiegaatjes gaat wegvallen of sterk verminderen. De basreflextrechter heeft een veel grotere diameter, verwacht dat het effect dus minimaal zal zijn. Als de extra koeling ervoor zorgt dat het apparaat betrouwbaar weer een aantal jaren blijft werken, valt de enigzins verminderde subwooferfunctie daarbij in het niet. Audiofielen zullen hier ongetwijfeld anders over denken, maar die hebben sowieso geen subwoofer van Akai in hun geluidsinstallatie.