Probleem met geschakelde voeding.

Ik ben met een geschakelde voeding bezig, maar kom er niet uit.
Totale vermogen waarop de voeding is gebaseerd schat ik in op ca 20-40W
De voeding moet +28V, +15V, -15V, +10V, -10V en +5V leveren. Alle uitgangen zijn minstens 20% te hoog.

Schema's zijn er niet en ook niet te vinden.
Het probleem is dat de voeding secondair te hoge spanningen afgeeft en onbelast wordt de FET en trafo al fors warm.
Er zit een rare slinger/oscillatie na elke puls waarmee de FET geschakeld wordt.

De voeding werkt op 560V DC en maakt gebruik van de PWM-chip 2844/3844.
Uit de 2844 komt een keurig PWM signaal die daarna via een weerstandje naar een onbekend component gaat (smd met drie pootjes, type onbekend) en dan de gate van de N-ch.MosFet aanstuurt. Op de gate heeft het signaal na de puls een rare slinger (oscillatie?) die afneemt. Zie afbeelding.

Na de duty cycle volgt een storing/oscillatie waarop mogelijk de FET nog een aantal keren schakelt.
Mogelijk veroorzaakt dat de te hoge spanningen secondair.

Ik heb de 2844, de FET, de trafo en alle elco's vervangen, maar kan niet ontdekken waarom/waardoor dit rare signaal ontstaat.
Dit rare signaal staat overal, op de gate van de FET en op alle taps secondair van de trafo.

Voor proef had ik de FET verwijderd en op de print tussen de Gate en de Source een weerstandje gesoldeerd van 1M.
Dan schakelt er natuurlijk niets, maar op de gate-aansturing staat dan een keurige scherpe blok met 50% dutycycle zonder deze rare naslinger (en de 2844 probeert telkens opnieuw op te starten).
Heeft iemand een idee waardoor deze storing wordt veroorzaakt, of een idee hoe ik verder kan zoeken?

Is de belasting niet te laag? ('rare slinger' kan eco mode zijn)
Meestal moet de zwaarste uitgang belast worden, omdat daar de regeling aan vast zit.

Inderdaad wat Arco zegt. Je hebt een voeding met 6 verschillende spanning maar eigenlijk word er maar op 1 van die spanningen geregeld en dan is de rest ook automatisch goed.
Je moet dus de spanning zien te vinden die geregeld word en die spanning met minimaal 10% belasten.

Als de voeding ook 5V IC moet voeden dan is die spanning het meest kritisch en zal die wel geregeld zijn. Normaal trekken die 5V ic's waar die voeding voor bedoelt is dan ook ruim genoeg stroom zodat de voeding ook de goede belasting ziet.

Je voeding is 40W maar wat zijn de afzonderlijke spanningen in vermogen. Vaak kan je dat wel een beetje afleiden aan de secunadiare draadiktes en de grote van de diode's en elco's + spoelen die achter de trafo zitten.

IK zou beginnen met op de 5V spanning een 5 ohm 10W weerstand op aan te sluiten. Misschien is dat wat te zwaar maar als je hebt gevonden op welke spanning de voeding geregeld word en de voeding met deze weerstand stabiel werkt dan kan je later nog een andere weerstand proberen.

EN waar ik nu aan denk soms heeft een voeding 1 of 2 sense aansluitingen, als die aansluitingen open liggen is de spanning ook een stuk te hoog.

Dat ziet er uit als 'ringing'. Vreemd dat het ook op de gates van de FETs zichtbaar is.

Bij het inschakelen is een klein beetje ringing te zien (bovenop de blokgolf), maar bij het uitschakelen van de FET is de amplitude van de ringing veel groter en lager van frequentie.

Zijn de snubber-netwerkjes in orde? En staan er anti-parallelle diodes over de FETs, om de magnetische energie na uitschakelen van de FETs terug af te voeren naar de primaire voedingselco? Zo ja, zijn deze diodes nog goed?

(of vertrouwt men hiervoor op de intrinsieke body-diode van de FETs?....)

Een foto van het relevante deel van de voeding zou ook kunnen helpen.

Edit: bij nader inzien begin ik ook meer te denken aan een ontbrekende belasting, zoals Arco & Benleentje al zeiden, waardoor de SMPS in 'discontinuous mode' gaat werken. Hoort u ook een 'gezoem' of ratel in de voeding, wanneer deze onbelast draait?

Edit2: mogelijk dat evt. 'ringing' via de voeding weer terechtkomt op de gate van de FET? Misschien via pin 3, 'current sense'?

Met een beetje geluk lijkt het ontwerp van uw voeding op de standaard-applicatie in de datasheet, zie fig. 11 in bijlage. Dit kan hopelijk wat helpen bij het foutzoeken.

Bedankt voor de reacties,

Is de belasting niet te laag? ('rare slinger' kan eco mode zijn)
Meestal moet de zwaarste uitgang belast worden, omdat daar de regeling aan vast zit.

IK zou beginnen met op de 5V spanning een 5 ohm 10W weerstand op aan te sluiten. Misschien is dat wat te zwaar maar als je hebt gevonden op welke spanning de voeding geregeld word en de voeding met deze weerstand stabiel werkt dan kan je later nog een andere weerstand proberen.

Ik kan inderdaad de voeding eens wat extra belasten op de 'zwaarste' tap en zien wat er gebeurt.

Echter, het probleem van te hoge voedingsspanningen was al aanwezig toen de unit geheel gemonteerd was. Dus met alle printen aangesloten. Toen mat ik ook al een rare storing in de voeding op de andere printen en veronderstelde een slechte elco in de voeding. Nadat ik de andere printen had verwijderd kon ik bij het voedingsboard.
Het is niet volledig onbelast, op de voedingsprint zitten ook gebruikers.

Dat ziet er uit als 'ringing'. Vreemd dat het ook op de gates van de FETs zichtbaar is.

Mooie treffende benaming "ringing".
Het rare is dat die ringing wel op de Gate van de FET staat maar niet uit de 2844 komt.
In de lijn tussen chip en gate zitten nog enkele componenten die ik niet helemaal in kaart heb kunnen brengen.
Het start inderdaad al een beetje na de opgaande flank van de blokgolf, ik weet niet hoe zuiver mijn meetinstrument hier is.

Zijn de snubber-netwerkjes in orde? En staan er anti-parallelle diodes over de FETs, om de magnetische energie na uitschakelen van de FETs terug af te voeren naar de primaire voedingselco? Zo ja, zijn deze diodes nog goed?

Er is een aparte flyback diode toegepast, die is oké. Een C van 22nF 1kV dient als snubber en had ik ook al vervangen (ik bedenk me nu dat de weestand nog niet is gecontroleerd). En misschien zit er nog meer snubber?

Pin 3 is de current sense. Een 0,5 ohm weerstand tussen de Source en Ground (hot ground in dit geval) geeft de spanningsval voor de stroommeting.
Hier had ik ook al naar gekeken.

Het meest lastige vind ik te begrijpen waarom de 2844 uitgang geen ringing geeft en de FET wel, zelfs al op de Gate.

Met een beetje geluk lijkt het ontwerp van uw voeding op de standaard-applicatie in de datasheet, zie fig. 11 in bijlage. Dit kan hopelijk wat helpen bij het foutzoeken.

Dit schema lijkt sterk op de print die ik heb.
Ik ben nu niet op de plaats en kan maandagavond wel fotootjes plaatsen.

Het rare is dat die ringing wel op de Gate van de FET staat maar niet uit de 2844 komt.

Dit is niet raar, maar heel gebruikelijk. Als de energie overgedragen is, slingert de primaire van de trafo uit met een zekere frequentie, bepaald door de zelfinductie en de parasitaire capaciteiten van de drain en de snubber. Via de drain-gate capaciteit komt deze slingering ook (verzwakt) op de gate. De slingering komt dus inderdaad niet uit het stuur IC, maar vanaf de drain.

Piet

Op zaterdag 10 augustus 2024 14:04:30 schreef Piet1950:
[...]

Dit is niet raar, maar heel gebruikelijk. Als de energie overgedragen is, slingert de primaire van de trafo uit met een zekere frequentie, bepaald door de zelfinductie en de parasitaire capaciteiten van de drain en de snubber. Via de drain-gate capaciteit komt deze slingering ook (verzwakt) op de gate. De slingering komt dus inderdaad niet uit het stuur IC, maar vanaf de drain.

Piet

Inderdaad.

@TS,

Post duidelijke en grote foto's van de smps dan kunnen mensen je beter helpen en is er misschien iemand die het schema heeft.
Zonder verdere gegevens is het zoeken naar de bekende speld...

Ik ken dit scopebeeld van een SMPS lader die ook de schakelfet's sloopte en de trafo warm/heet stookte bij geen belasting. Die was gevallen en daardoor had de kern van de SMPS trafo een drietal breuken opgelopen.

TS heeft de trafo al vervangen.

Het ziet er op het eerste gezicht inderdaad vertrouwd uit, maar een uitslingering van 20 Vpp op de gate lijkt toch wel een probleem..?
Evenals de totale spanning, die ver buiten de gate specificatie van normale FETs komt. Het plaatje is 20 V/!

Op de gate heeft het signaal na de puls een rare slinger (oscillatie?) die afneemt. Zie afbeelding.

Mijn eerste vermoeden is eigenlijk een fout of onhandigheid in de meetopstelling of de beschijving.
Dit lijkt meer de spanning op een secundaire wikkeling van een flyback converter in discontinue mode te zijn.

De zelfinductie lus (pick-up coil) gevormd door de probe-tip en gnd-draad-clip kan ook parten spelen in de meting door het oppikken van HF wisselende elektromagnetische velden in een smps waardoor het meetsignaal op de oscillscoop niet de werkelijkheid reflecteerd.

Teken het schema geheel of gedeeltelijk uit voor een beter overzicht en zorg dan eerst dat de feedback in orde is. Dat kan zo simpel zijn als de elco vervangen van de secundaire spanning die als referentiepunt dient voor de feedback, maar het kan zijn dat je verder moet meten en redeneren.

Op zaterdag 10 augustus 2024 14:08:51 schreef Bobosje:
@TS,

Post duidelijke en grote foto's van de smps dan kunnen mensen je beter helpen en is er misschien iemand die het schema heeft.
Zonder verdere gegevens is het zoeken naar de bekende speld...

Het gaat om een Lenze 9332 motorsturing.
Zoals ik schreef heb ik geen schema en zijn die niet te vinden.
Het voorbeeldschema op pagina 11 in de bijlage van Nonius heeft overeenkomsten.
Pas maandagavond kan ik fotoos toevoegen. Helaas heb ik niet meer informatie.

Op zaterdag 10 augustus 2024 15:12:26 schreef maartenbakker:
Teken het schema geheel of gedeeltelijk uit voor een beter overzicht en zorg dan eerst dat de feedback in orde is. Dat kan zo simpel zijn als de elco vervangen van de secundaire spanning die als referentiepunt dient voor de feedback, maar het kan zijn dat je verder moet meten en redeneren.

Zie even terug, ik heb alle elco's al vervangen, ook de FET, trafo, snubber-C. En ook getest zonder FET en met 1M belasting op de aansturing. Dan heb je een keurig scherpe blok, zonder ringing.

Op zaterdag 10 augustus 2024 14:36:06 schreef Aart:
Het ziet er op het eerste gezicht inderdaad vertrouwd uit, maar een uitslingering van 20 Vpp op de gate lijkt toch wel een probleem..?
Evenals de totale spanning, die ver buiten de gate specificatie van normale FETs komt. Het plaatje is 20 V/!

...
Dit lijkt meer de spanning op een secundaire wikkeling van een flyback converter in discontinue mode te zijn.

Ja, eens. Dit is denk ik het probleem waar het om gaat.

De elco was een voorbeeld. Als die al vervangen is zul je dus verder moeten meten en redeneren zoals ik al schreef.

De feedbackloop hoeft niet stuk te zijn, maar die kans is wel best groot als je overspanning ziet. Meten in andere delen van de schakeling die je niet goed kent, kan dan complicerend en verwarrend werken en zou ik pas doen als je de simpeler voordehandliggender opties zo goed mogelijk nagelopen hebt.

Zit er een optocoupler en een TL431 in of iets dergelijks? Als die er niet inzit dan loopt het feedbackpad waarschijnlijk primair via de hulpwikkeling.

Zonder beschikbare schema's zou ik dringend aanraden dat zelf (geheel of gedeeltelijk) op te tekenen met de datasheet of appnote als voorbeeld. De feedback uitzoeken is daar de eerste prioriteit.

Met de kans dat je achter een rode haring aanzwemt (het gedrag van de voeding is nauwelijks afhankelijk van de spanningszwaai op de gate omdat die niet lineair werkt), geeft de meting op de gate van de FET wel enige aanleiding om verder te zoeken want meer dan 20V zou ik daar ook niet verwachten en het zou kunnen dat hij staat te klapperen en dat buiten het regelbereik valt. Dat zoeken begint bij het type FET te vermelden en de schakeling rond de gate. Wat is die SMD? (codering, plaats in het schema). Zit er een zener? En niet onbelangrijk... Waar hang je de massa van de meter aan?

Maartenbakker, bedankt voor het meedenken.
Ja, die 20V zint me niet. Er is geen opto, de feedback gaat rechtstreeks naar de 2844.
De massa van de meter hangt aan -650V. Dat is de hot-ground van het circuit.

Er zijn een aantal hindernissen.
De voeding krijgt zijn spanning rechtstreeks uit 650V DC, dus per ongeluk iets aanraken is geen optie.
Hierdoor kan ik ook niet veilig een oscilloscoop aansluiten.

Even uitschieten met een meetpen kan met een beetje pech vuurwerk betekenen.
De print is volledig afgelakt waardoor je de opdruk van de componenten niet kan lezen (alleen de weerstanden zijn leesbaar). Dit maakt uittekenen van het schema lastig.

Verschillende reacties geven aan dat ik meer informatie moet plaatsen. Ik snap dat wel, maar die heb ik niet. Dat is juist de reden dat ik op CO vraag om hulp/meedenken.

De voeding krijgt zijn spanning rechtstreeks uit 650V DC, dus per ongeluk iets aanraken is geen optie. Hierdoor kan ik ook niet veilig een oscilloscoop aansluiten.

Wat ik zelf nog wel eens wil doen is een los stukje draad door de trafo wikkelen (als dat kan en ruimte voor is), en op deze geïmproviseerde wikkeling meten. Dan ben ik zeker dat de meting zwevend en veilig is:

650Vdc houdt de zaak inderdaad spannend, en conformal coating helpt niet mee om even snel wat metingen uit te voeren. Maar zelfs zonder schema: een paar goede foto's (overzicht en detail) hier plaatsen (wanneer u daarvoor in de gelegenheid bent, na het weekend) zou al enorm kunnen helpen.

Edit: ik ken de Fluke 123 scopemeter niet, maar u voert de meting toch wel uit met een 'echte' oscilloscoop-meetprobe (1:10), met coaxkabel en BNC-connector, en toch niet met 'standaard' multimeter-snoertjes? Dat laatste zou nl. ook een hoop rottigheid op het scherm kunnen veroorzaken.... Bij deze snelle signalen is een goede meet set-up (en korte aardleiding van de meetprobe!) belangrijk om geen artefacten te introduceren op het scherm.

eh, hier heeft u misschien wel een punt :+
Dat zit niet bij de Fluke.
Toch kan hij tot meerdere MHz een blokgolf heel goed weergeven.

Normaal kan ik behoorlijk betrouwbaar signalen meten met de Fluke. Bij veilige omstandigheden heeft een scoop (met 1:10 probes) altijd de voorkeur.

Een extra winding leggen is een goed idee.

Het beeld dat in de OP staat is heel bekend, en typisch de drainspanning van de MOSFET in een flyback. Als er zo een spanning op de gate verschijnt is hij stuk, de amplitude is 60V (ik denk zelf 600V eigenlijk, 1:10 probe). Ik denk dat je iets fout hebt in de massa van de probe eigenlijk. Dit is het resultaat dat ik zou verwachten als de probe niet is aangesloten of aan aarde zit in plaats van de lokale massa. Misschien is (de aardclip van) je probe stuk. Het zou de genoemde 'conform al coating' kunnen zijn die je hier nekt, probeer er eens een draad aan te solderen.

[Bericht gewijzigd door Kruimel op (11%)]

Je kunt met elke oscilloscoop veilig werken door een scheidingstrafo te gebruiken tussen de SMPS en het net of, in dit geval, tussen oscilloscoop en het net en daarbij er wel op letten om geen metalen delen van de oscilloscoop vast te pakken (hetzelfde geldt voor de Fluke scoopmeter).
Gebruik voor metingen aan een SMPS altijd 1:10 of 1:100 probes en gebruik, als het kan, een korte gnd verbinding tussen probe-tip en het te meten onderdeel i.p.v. de lange gnd-draad-clip van de probe zelf om ongewenste storingen uit te sluiten door de zelfinductie van de probe-tip / gnd-draad-clip.

Op zaterdag 10 augustus 2024 18:09:35 schreef Kruimel:
Het beeld dat in de OP staat is heel bekend, en typisch de drainspanning van de MOSFET in een flyback. Als er zo een spanning op de gate verschijnt is hij stuk, de amplitude is 60V (ik denk zelf 600V eigenlijk, 1:10 probe).

TS heeft de FET vervangen.

Ik neig gezien de aanvullende informatie naar een rode haring in geval van het signaal op de gate. Een manier om dit direct uit te sluiten zou met een diff probe tussen gate en source zijn.

Ik zou vanaf pen 2 van het IC terug gaan meten. Zijn de weerstandjes die eraan hangen nog op waarde. Uitgaande van het referentieschema, is de voedingsspanning van het IC op pen 1 nog wel in orde? Als die geen of minder spanning van de hulpwikkeling krijgt en voornamelijk op zijn opstartweerstand staat te draaien dan klopt de feedback ook niet.

[Bericht gewijzigd door maartenbakker op (48%)]

De meting vond plaats met telkens de ground aan pin 5 van de 2844 chip.
Inderdaad met aangesoldeerd draadje. Deze ground ligt aan -650V.
De Source van de FET ligt via 0,5 ohm shunt-weerstand aan diezelfde ground.

De Fluke heeft geen meetprobe van 1:10, die is 1:1
Reacties veronderstellen dat mijn meetresultaat misschien 'vervuild' is. Zou best kunnen.
Maar het ringing effect zie ik dus ook aan de 'veilige' secondaire tabs van de trafo. Hier zijn de spanningen laag en ook laag-ohmiger.
Maandag eens even meten met 1 losse extra winding.

Maar de vraag blijft, als dit meetfouten zijn, wat is er dan wel aan de hand?
Waarom zijn de uitgaande spanningen te hoog en waarom wordt alles onbelast (lees:laag belast) behoorlijk heet?

Wat af en tot wordt gedaan is dat de gate aan de hulpwikkeling ligt en de interne transistor in de chip de source naar massa schakelt. Soms is dat nodig om de stroommeting goed te krijgen. Weten we zeker dat het een FET is?

Op zaterdag 10 augustus 2024 18:23:40 schreef Bobosje:
TS heeft de FET vervangen.

Waarom zou die nieuwe FET dan opeens wel 60V op zijn gate tolereren? :?

Mijn pleidooi is dat er geen 60V op de gate staat, maar dat de meting fout is en dat ik denk dat dit komt door het niet aangesloten zijn van de massa van de probe op de source-spanning.

Het lange ringen geeft aan dat er waarschijnlijk geen kortgesloten wikkeling is, want dan gebeurt dat gewoonlijk niet.

[Bericht gewijzigd door Kruimel op (18%)]

Is het correct dat je twee lange losse meetsnoeren gebruikt i.p.v. een afgeschermde probe kabel?