Netzteil mit zweiten Transistor ausrüsten

Hallo,

ich habe aus meiner alten Schule ein älteres Netzteil geschenk bekommen welches damals in der Schule selber entwickelt und aufgebaut wurde (ca. 1981)

Jetzt habe ich aber das Problem das mir Regelmäßig der Transistor durchbrennt sobald eine größere Last dranhängt (z.B. Motor)
Nachdem ich nun den 8. Transistor gewechselt habe denke ich das es nun an der zeit ist sich mal mehr ums Netzteil zu kümmen und eine Gegenmaßname zu ergreifen ](*,)

Das Netzteil geht von 0-30V 0-2,5A, das ganze mit EINEM MJE 3055.
Das sind bei ca. 35V Eingangsspannung vom Traffo ganze 87,5W die der kleine Transistor verbrutzeln muss. Ein sehr großer Kühlkörper ist zwar vorhanden, aber kein Wunder das der Transistor dauern verreckt :-(

Meine Idee war es jetzt einfach zwei Transistoren direkt Parallel anzuschließen (zu T2), aber funktioniert hats nicht, es hat sich nur einer der beiden erwärmt bis er schleißlich verbrutzelt war (hatte wol eine schlechte Wärmeleitwiderstand zum Kühlkörper). Nachdem ich den einfach abgezwickt hab, wurde schließlich der andere warm. Also hatten beide Kontakt, nur wollte der eine mit dem anderen wohl nicht zusammen :-(

was mach ich falsch, bzw. wie kann ich das Netzteil robuster machen?
Gibt es eventuell einen anderen Leistungfähigeren Ersatz-Transistor als den MJE 3055?

Schaltplan:
Bild hier  


Schaltplan + beschreibung + Bauteilliste:
http://www.mehto.roboterbastler.de/D...l/File0005.PDF
http://www.mehto.roboterbastler.de/D...l/File0006.PDF
http://www.mehto.roboterbastler.de/D...l/File0007.PDF

Vielen Dank schonmal.

Gruß,
Mehto

Hallo Mehto,

Bipolar-Transistoren einfach parallel schalten geht ned, da sie durch Fertigungstoleranzen nie gleiche Werte haben werden.

87,5W sollte der Transistor (bei entsprechender Kühlung) mitmachen. Ich vermute mal er wird einfach nur zu warm weil die Kühlleistung nicht ausreicht. Schau mal was auf aktuellen PC-CPUs für klopper drauf sind um sie zu kühlen. Ich würde es erst mal mit nen Aktievkühler versuchen.

Der 2N5886 Ptot von 200 W müßte aber auch stark gekühlt werden.

MfG

Hallo Mehto,
Du kannst die Basen und die Collektoren verbinden, nur nicht die Emitter, da kommt erst ein 0,1 Ohm-Widerstand mit 5 Watt dran, und dann die Verbindung.

Wäre es nicht auch möglich, die Basen jeweils über einen Vorwiderstand zu verbinden und Emitter und Kollektor direkt zusammen? Dannbräuchte man keien Hochleistungswiderstände, da der Strom viel geringer ist.

Wegen der unterschiedlichen Stromverstärkungen sind die Emitter-Widerstände wichtig. Mit gleichen Basis-Vorwiderständen kannst Du unterschiedliche Verstärkungsfaktoren nicht ausgleichen, es sei denn, du mißt die Transistoren ganz genau aus und paßt die Basis-Vorwiderstände genau an, am besten mit Potis; aber wer macht bzw. kann das schon ?

und wenn sich die Temperatuen und damit der Verstärkungsfaktor unterscheiden wäre die ganze Anpassung von neuem fällig.... also nich machbar :-b

Mehto, ich schließe mich Karl-Heinz an, er war schneller.

Ich würde 0,15-0,22 Ohm - Widerstände und 2 W nehmen.. Die Widerstände sollten max. 5% Toleranz haben.

Bei o,1 Ohm kommst du mit nur 1W aus, allerdings ist die Stomverteilung dann noch mehr den Toleranzen unterworfen als bei höherem Basiswiderstand.

Beides wird aber gehn.

Gruß Sigo

Ach ja:
Eine weitere Alternative wäre es, bei kleinen Ausgangsspannungen in der Kolletorleitung des Ausgangstransistors für einen Spannungsabfall von z.B. 10V zu sorgen.

Z.B. mit einem externen Widerstand. Dieser wäre normalerweise überbrückt. Die Brücke würde geöffnet, wenn die die Ausgangsspannung unter z.B: 15V sinkt.. Ein geeigneter Widerstand wäre 4 OHm, 30W... (kannste ja selbst nachrechnen).

Noch ein Hinweis:

Wenn du an das Netzteil induktive Lasten anschließt, z.B: Relais oder auch Motoren, kannst du sehr hohe Spannungen beim Abschalten (oder Wackelkontakt) erzeugen, die das Netzteil und den Ausgangstansistor töten können.
Eine Suppressordiode über dem Ausgang (36V o.ä.) oder falls nicht vorhanden eine 40V-Schottky-Diode, sowie eine Freilaufdiode (z.B. 3A-Schottky-Diode) über den Transistor (in Sperrrichtung über dem Transisor), schützen hier dein Netzteil.

Hey,
super, vielen Dank für eure Antworten.

Stimmt, einen Leistungsfähigeren Transistor bräuchte ich gar nicht, eher einen in einem größeren Gehäuse. ](*,)
Werde nun einfach zwei mit oben genannten Widerstand nehmen. Zwei nebeneinander haben jeweils grad noch Platz am Kühlkörper. (ist ein 4-fach Netzgerät, zweimal einstellbar und zwei Festspannungen).

Zitat:

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Eine Suppressordiode über dem Ausgang (36V o.ä.) oder falls nicht vorhanden eine 40V-Schottky-Diode, sowie eine Freilaufdiode (z.B. 3A-Schottky-Diode) über den Transistor (in Sperrrichtung über dem Transisor), schützen hier dein Netzteil.

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Danke für den Tipp, würde schon eine (bzw. in Serie geschaltete) Z-Diode und eine normale Diode reichen?

Eigentlich könnte man bei dem Netzteil sowiso alles innen rausschmeißen und was neues Reinbauen. Allein schon die Traffos sorgen akkustisch dafür das man immer genau weiß ob das Netzteil einegschaltet ist oder nicht. Die großen Becherlkos (10.000µF, 5 Stück) dürften auch schon einiges ihrer Nennkapazität verloren haben. Oder der 5V regler darf volle 30V auf 5V runterbraten usw.
Aber ihrgendwie sehe ich in dem Netzteil auch einen Historischen Wert :P

Bild hier  
Das Netzteil hat zwei einstellbare Spannungen (mit Stromregelung, 0-25V 0-2,5A), drei Festspannungen (-15, +12 und +5V)
und einen Impulsgenerator.

Bild hier  


Ist aber halt ein Problemkindchen, als mir vor einer Weile der Transistor nur einer Ausgangsspannung abgebraucht ist hab ich einfach noch bsichen gewartet und einafch den anderen Ausgang benutzt. Da aber wenn der Transistor kaputt ist die volle EIngangspannung am Ausgang und an der Schaltung anliegt (mehr als 35V) hat es mir dann nach einer Weile schlagartig ein Poti abgefackelt. Das potis scheint wohl in der Zeit richtig heiß geworden, und dann schlagartig verpuft zu sein.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...oti+explodiert

Naja, ich hoffe das durch zwei Transistoren erstmal die Porbleme aus der Welt egschaffen sind.

Vielen Dank!
Gruß,
Mehto

Zitat:

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Zitat von Mehto

Danke für den Tipp, würde schon eine (bzw. in Serie geschaltete) Z-Diode und eine normale Diode reichen?

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Du kannst auch 1 normale Diode über den Ausgang legen, 1N4001 oder was die krabbelkiste hergibt. Wenn du dann noch einen Keramikkondensator 100nF parallel zu Diode und dem Ausgangs-Elko schaltest, wird auch nix passieren. Der C würde den Peak erstmal aufnehmen, bis der lahme Elko und die lahme 1N4001 dann mal so weit sind...

Genau, die Dioden sind wichtig. Eine in Sperrrichtung an den Ausgang, die andere vom Ausgang zu den Siebelkos. Transistoren gut kühlen (ist ja klar) und mit Emitterwiderständen versehen. Der besagte Keramik-C kann auch nicht schaden. Eine Suppressordiode brauchst Du nicht wirklich, vor 20-30 Jahren haben die Netzteile auch ohne überlebt :) Eine Z-Diode würde ich nicht unbedingt nehmen, die sind nicht für hohe Spitzenströme gedacht.

Hallo Mehto!

Ich denke, dass die Verteilung des Ausgangstromes auf zwei Transistoren an gleichem Kühlkörper nicht hilft, da der bisherige Transistor nicht wegen zu grossen Strom, sondern zu hocher Temperatur kaputt gegangen ist. Deswegen als einzige Lösung sehe ich effektivere Kühlung (grösseren Külhkörper oder Lüfter).

MfG

Hallo,

der Kühlkörper ist groß genug, meine Hoffnung ist das sich durch zwei Transistoren die Wärme besser auf den Kühlkörper ausbreiten kann.

Sollte der Kühlkörper doch nicht ausreichen schaltet sich das Netzteil automatisch bei über 75°C ab. Von daher dürfte der in Ordnung sein.
Wichtiger sind glaube ich vor allem die Schutzdioden, bei dem Netzteil fehlt wirklich wie im Schaltplan jede Schutzvorrichtung.

Da kein platz mehr im Netzteil ist werde ich eine neue Platine routen müssen. Was jetzt dazu kommt sind zwei Leistungstransistoren mit Widerstand (0,15Ohm, oder lieber 0,47Ohm?), ein 100nF Kondensator an den Ausgang, so wie eine Diode von der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung und eine in Sperrichtung an der Ausgangsspannung.
Da das Routen und ätzen noch ein wenig dauert kan ich auch in der Zwischenzeit passende Dioden bestellen. Was für welche brauche ich? Normale Schottky Dioden, bis ca. 150V?

Wenn ich schon dabei bin eine neue Platine zu routen, was könnte man noch verändern, bzw. an Schutzvorrichtung hinzufügen?

Viele grüße,
Mehto

Wie Du schon geschrieben hast : Thermische Überwachung der Leisungselektronik/Trafo

Die Aufteilung auf zwei Transistoren kann, ausreichender KK vorausgesetzt, etwas bringen, da dann die Chiptemperatur bei gleicher KK-Temperatur geringer ausfällt. Beispiel: Rth j-KK 0,6K/W, KK-Temperatur 50 Grad C, P=100W. 1 Transistor: Tj=100W*0,6K/W+50 Grad C = 110 Grad C
2 Transistoren: Tj=50W*0,6K/W+50 Grad C = 80 Grad C. Da gefällt mir Fall 2 doch deutlich besser, und die 0,6K/W sind nicht wirklich hoch gegriffen. Ich habe jetzt kein Datenblatt eingesehen, aber ich habe zB mal IRFP450 durch 460er austauschen müssen, weil Letztere bei identischen el. Eigenschaften einen geringeren Rth j-c von ca. 0,25K/W haben, dazu noch mal 0,2-0,4K/W je nach Iso-Material, Befestigung usw., da kommt schon was zusammen.

Ein Transistor geht aus thermischen Gründen kaputt, wenn seine innere Temperatur der Kollektor-Emitter Strecke 175°C erreicht. Wenn die automatische Abschaltung bei 75°C statt findet, ist der Wärmeabfuhr des Kühlkörpers eindeutig zu niedrig. Es könnte auch helfen den Transistor vor thermischen Zerstörung durchs Abschalten bei niedrigeren Temperatur des Kühlkörpers zu schützen.

MfG

Zitat:

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Zitat von PICture

Hallo Mehto!

Ich denke, dass die Verteilung des Ausgangstromes auf zwei Transistoren an gleichem Kühlkörper nicht hilft, da der bisherige Transistor nicht wegen zu grossen Strom, sondern zu hocher Temperatur kaputt gegangen ist. Deswegen als einzige Lösung sehe ich effektivere Kühlung (grösseren Külhkörper oder Lüfter).

MfG

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Hallo PICture,

2 Transistoren bringen sehr woll was. Da sich zwar der Kühlkörper selbst gleich aufheizt, aber die Wärmewiderstände in den Transistoren + der Übergangswiderstand zwischen Gehäuse und Kühlkörper (ggf. Glimmer oder so..) werden parallel geschaltet. Wenn man für die Transistoren 0,55K/W ansetzt (hab die Werte nicht genau im Kopf) und für den Übergang ca. 0,35K/W (Glimmer mit Wärmeleitpaste, oder Silikon)
Sind das zusammen schonmal 0,9K/W.

Bei 80W ist es im Transistor-Chip also 72°C wärmer als am Kühlkörper!!!!
Diese 72°C plus die 75° Tmax des Kühlkörpers sind cann ziemlich tödliche 147°C, was extrem hart an der Schmerzgrenze ist und bei geringfügig höheren Toleranzen (Temperaturabschaltung, Wärmeübergang usw.) schon das Ende bedeutet.

Wenn man dagegen in jedem Transistor nur 40W verbrät, sind es nur 36° Temperaturdifferenz zum Kühlkörper. 35°C+75°C =110°C, was ja dann im (gelb)-grünen Bereich liegt und die nötige Reserve bietet.

Wenn man eine Asymmetrie der Stromlast von 66% ansetzt, wären das ca. 55W. 55W+0,9K/W = ca. 49°C 49+75= 124°C, was im noch sicheren (gelben) Bereich liegt.

Sollte der externe Kühlkörper trotzdem in die 75°C Temperaturabschaltung gehen, bedeutet das natürlich, dass er die Wärme nicht abführen kann. Da helfen dann auch 2 Transistoren nicht. Sondern nur ein Lüfter, der sich zuschaltet. Bei mir schaltet ein Lüfter bei ca. 50°C zu. Er bläst so stark, dass er selbst bei max. - Leistung des Netzteils immer noch gelegentlich Pausen einlegt..

Gruß Sigo

Hallo sigo!

Natürlich das es was bringt. Ich bin aber mehr Praktiker und mag radikale Lösungen. :)

MfG

Verständlich, zumal weniger Erwärmung immer erstrebenswert ist. Wenn der KK 75°C erreicht und dann die 175°C an der Sperrschicht erreicht werden, ist das aber gerade kein Anzeichen für einen zu kleinen KK, sondern einen zu grossen Rth!

Wie so oft machts wohl der Mix.

Denn wenn der Wäremübergang von der Sperrschift bis zum Kühlkörper zu hoch ist, hilft der besteTurbo-Kühlkörper nix mehr. 80W sind für einen MJE3055 schon mehr als Schmerzgrenze..auch wenns theoretisch 115W o.ä. sind.


75°C an offen berührbaren Metallteilen sind ein Gesundheitsrisiko.
Selbstverständlich sollte man soviel Wärme erst garnicht aufkommen lassen.

Hallo Metho,
hat dein Trafo vlt. eine/mehrere Anzapfungen auf der sek-Wicklung?
Dann kannst du bei kleinen Ausgangsspannungen die Eingangsspannung reduzieren. Verlustleistung, die nicht entsteht, muss auch nicht abgeführt werden.
MfG Lutz

Hallo Lutz,

nein, der Traffo hat schon 4 Ausgänge, zwei für die eine Einstellbare Spannung und der andere Ausgang für die andere. Beim zweiten Traffo für die Festspannungen ist es das selbe. Aber ich denke wenn ich jeweils einen zweiten Transistor dazuschalte müste es gehen.

Das Netzteil fiel nicht immer aus weil der Transistor durch Wärme kaputt gegangen war, oft war es Sicherlich der Motor oder eine Folge von vielen kleinen kurzschlüssen hinetreinander (Wackelkontakt und spielereien), oft war auch die Glimmerscheibe am Kühlkörper schuld, irgendwie hatte dann ein Transistor Kontakt zum Kühlkörper (der auf Schutzleiter gelegt ist) was ihm nicht sonderlich gut getan hatt. (erst recht wenn zwei Transistoren Kontakt hatten)

Das der Kühlkörper 75°C heiß werden kann ist nicht so schlimm, das passiert nur bei einem kurzschluss bei beiden Einstellbaren Ausgängen. Und wenn das Netzteil so sehr belastet ist weiß man ja dann das man lieber nicht hinten dran fassen sollte :-b


Viele Grüße,
Mehto