MR200 Endstufe nächstes Kapitel

Moderator: timundstruppi

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oldiefan
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Re: MR200 Endstufe nächstes Kapitel

Beitrag von oldiefan »

@ Pollux,

ich hatte geschrieben:
Wenn der 1 Ohm Widerstand defekt ist, muss man von einem Schwingproblem ausgehen.

Das ist unmittelbar klar, weil am 1 Ohm Widerstand nur bei anliegender Hochfrequenz Verlustleistung entstehen kann. Bei DC und Niederfrequenz ist die parallel geschaltete, extrem niederohmige Spule eine "Überbrückung" des 1 Ohm Widerstands, Der Widerstand kann also bei Audiofrequenz nicht hochohmig werden.

Nur bei Hochfrequenz erreicht die Impedanz der Spule nennenswerte Grösse, so dass durch den 1 Ohm Widerstand erst dann so viel Strom fliessen kann, dass er ausfallen könnte.

Wieder rechnen:

Impedanz bei 100 kHz von Spule mit 0,2 µH ist: 130 mOhm (0,13 Ohm)
Wenn dazu ein 1 Ohm Widerstand parallel liegt, fliesst durch ihn fast kein Strom, sondern praktisch der gesamte Strom über die Spule, die so gut wie keinen (0,03 Ohm oder weniger) Widerstand hat.

Impedanz bei 0,8 MHz von Spule mit 0,2 µH ist: 1,01 Ohm
Bei ca. 1 MHz teilen sich der 1 Ohm Widerstand und die Spule den Strom zu etwa gleichen Teilen. Bei dieser und höherer Frequenz kann der 1 Ohm Widerstand überlastet werden.


Es ist mit der parallelen Spule praktisch kaum möglich, dass der 1 Ohm Widerstand defekt wird, wenn keine Hochfrequenz anliegt. Und HF heisst: Der Verstärker ist aufgrund von Schwingen der Endstufe ausgefallen.

Das heisst, die von Dir jetzt geplanten Massnahmen (Widerstände) werden vergeblich sein. In Deinem fall musst Du das Schwingen angehen. Ich hatte schon geschrieben, dass verschiedene Fehler vorliegen können:

a) Überlastung (z.B. bei Clipping) durch zu hohen Kollektorstrom an der SOA-Grenze (dabei kann der 1 Ohm Widerstand nicht defekt werden).
Seitdem hier das Foto von der Spule R695 (R795) gezeigt wurde, ist das klar, vorher nicht, da ich noch davon ausgegangen war, es wäre ein Widerstand, so wie das hier dargestellt wurde und aufgrund der irreführenden Bauteilebezeichnung (R...).

b) Schwingen
Das war mehrfach (nicht nur von mir) ins Spiel gebracht worden.

War schliesslich (vorschnell) ad acta gelegt worden wegen:
Bericht, dass mit Oszilloskop nicht erkennbar wäre, was ich jetzt bezweifle, vielleicht hatte der Tester mit dem Auffinden von HF-Schwingung kein so glückliches Händchen (man sollte da schon Erfahrung diesbezüglich mitbringen).
Bericht, dass angeblich defekter 1 Ohm Widerstand doch nicht defekt und dass Spule keine wäre, sondern Widerstand mit 0,33 Ohm.
Schwingneigung bei 450 kHz nur unter sehr speziellen Bedingungen in der Simulation.

Gegen Schwingen war eine verfügbare alternative Transistorkombination vorgeschlagen.
Da das jetzt wieder auf dem Schirm ist, schaue ich mir das Schwingproblem erneut an.

Reinhard
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oldiefan
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Re: MR200 Endstufe nächstes Kapitel

Beitrag von oldiefan »

@ Pollux

Ich komme auf mein Vorhaben zurück:
"Da das jetzt wieder auf dem Schirm ist, schaue ich mir das Schwingproblem erneut an."

In der Schaltung des MR200 (MR100) habe ich verschiedene Ansätze probiert, aber keine bessere Lösung gefunden als die, die Grundig bzgl. Schwingen schon realisiert hat. Die dort gegen Schwingen vorgenommenen Massnahmen, lassen sich durch Ändern von Kapazitätswerten oder zusätzliche Kapazitäten (z.B. CB-C's), Änderung des Anschlusspunkts für das Zobelglied, usw., nicht weiter verbessern.

Ich komme zurück auf die Leistungstransistoren.
Die heutigen BDW93 / BDW94 von ST sind mglw. in ihrer (nicht spezifizierten) Grenzfrequenz anders als die alten Originaltypen von 1981. Selbst, wenn ich das nicht unterstelle und mich in Ermangelung relevanter Angaben zu Transisfrequenzen oder Sperrschichtkapazitäten im ST-Transistordatenblatt (und auch von anderen Herstellern), nur auf Daten in den Transistormodellen meiner Darlington Bibliothek stützen kann, gibt es damit einen Ansatzpunkt.

Ich schrieb schon, dass BDW93 / BDW94 im Vergleich zu BDX Typen bzgl. Schwingneigung in der MR200 Endstufe ungünstig aussehen. Der Grund sind vermutlich diese Unterschiede:

Basis-Emitter (zero bias depletion) Kapazität (Cje):
BDW93/BDW94 = 700 pF/1100 pF
BDX33B/BDX34B = 105 pF/152 pF

Da mit höherer Kapazität der Umladungsvorgang in der Halbleitergrenzregion länger dauert, schalten BDX33B / BDX34B schneller als BDW93/BDW94. Das ist offenbar in der MR200 Endstufe günstig zur Verringerung der Schwingneigung.

Ich hatte vorher BDX53 / BDX54 (8 A) herausgesucht, bei denen ich das günstigere Verhalten gesehen hatte. Ich rate aber jetzt zu BDX33B / BDX34B wegen deren höherer Strombelastbarkeit von 10 A. Sie sind leicht und fast überall zu bekommen und haben die richtige Bauform (TO-220).

Das ist mein Vorschlag. Probiert ist das noch nicht. Hätte aber m.E. Aussicht auf Erfolg - ohne Gewähr, natürlich.


Reinhard
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timundstruppi
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Re: MR200 Endstufe nächstes Kapitel

Beitrag von timundstruppi »

Erhöht sich denn schon die Schwingneigung wieder, wenn du z.B. 820 pF parallel zu BE an den BDX33/34 in der Simulation hängst?

Ich muss meinen Spezi mal fragen, was er dazu meint, ob die Schichten der neuen Transistoren heute dünner sind, da billiger, schneller im Fertigungsprozess und dadurch die Sperrschichtweite schrumpft, was die Kapazität im Chip erhöht.
Rufula
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Re: MR200 Endstufe nächstes Kapitel

Beitrag von Rufula »

oldiefan hat geschrieben: Do 16. Mär 2023, 20:47 Hallo Rufula,

Schaltbild zu Gleichrichter:

Im Schaltbild ist dort kein Fehler. Die Platine ist für zwei verschiedene Typen von Gleichrichtern vorbereitet, nämlich solchen mit Pinfolge + w w - ODER einen mit der Folge - w + w. daneben Es gibt ja beide Typen von Pinfolgen bei Gleichrichtern.

Die Beinchen darf man biegen, dürfen sich natürlich nicht berühren.

Reinhard
Hallo Reinhard,
mir ging es um die Tauglichkeit des Gleichrichters 3PM05 50V 3A.
Der Fehler im Schaltbild ist, der BC40 C3700/2200 hat eine andere Pin Belegung als dort eingezeichnet und ist auch wahrscheinlich deswegen auf dem anderen Platz montiert.
Bei dem Versuch nachzuvollziehen wie sich der Ruhestrom am Netz und der Lampe verhält, habe ich die Endstufe wieder geschrottet. :x
Viele Grüße aus Leipzig
Frank
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Pollux
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Re: MR200 Endstufe nächstes Kapitel

Beitrag von Pollux »

timundstruppi hat geschrieben:Wie groß ist die Spannung am Gerät mit Lampe?
Das ist das Entscheidene!
In dem alten Thread zu meinem MR200 schrieb ich, daß der Spannungsabfall über die eingeschleifte Glühlampe (60W) bis zu 50V betragen hat, das galt für den Betrieb mit Lautsprechern und Wiedergabe bei erhöhter Lautstärke. Da ich hier im Mittel etwa 235V Netzspannung habe, ging es am Gerät also bis ca. 185V runter.

In der Service-Anleitung spricht Grundig von einem zur Ruhestromeinstellung zu verwendenden Regeltrafo, der bis zum Sollwert (also Netzspannung) hochgedreht werden soll. Die machen also die Ruhestromeinstellung auch ohne besondere Schutzvorkehrungen (zumindest in Hinsicht auf die Endstufe).
oldiefan hat geschrieben:Es ist mit der parallelen Spule praktisch kaum möglich, dass der 1 Ohm Widerstand defekt wird, wenn keine Hochfrequenz anliegt. Und HF heisst: Der Verstärker ist aufgrund von Schwingen der Endstufe ausgefallen.
Möglich ist das natürlich, ich gebe allerdings zu Bedenken, daß das Gerät samt dem Widerstand bereits mehr als 40 Jahre auf dem Buckel hat, da kann ein Widerstand auch einfach so hochohmig werden. Abgesehen davon hatte ich den MR bereits defekt bekommen und weiß natürlich nicht, was das Ding schon alles hat erleben und aushalten müssen. Auch habe ich diesen Widerstand bis jetzt noch nie überprüft, der kann also schon defekt gewesen sein, als ich das Teil bekommen habe.

Eine Frage ist allerdings noch nie beantwortet worden, auch in dem alten Thread nicht, wo ich die Frage auch schon gestellt hatte: Kann eine Endstufe nur aufgrund von Schwingungen bereits im Einschaltmoment bzw. maximal eine Sekunde danach defekt werden ? Ich kenne es nur so, daß durch die Schwingungen die Endtransistoren sehr schnell zu heiß werden und dann durchbrennen, aber eben nicht sofort beim Einschalten. Der MR ist bei mir nur im Moment des Einschaltens kaputt gegangen, NIE im Betrieb.
oldiefan hat geschrieben:Bericht, dass mit Oszilloskop nicht erkennbar wäre, was ich jetzt bezweifle, vielleicht hatte der Tester mit dem Auffinden von HF-Schwingung kein so glückliches Händchen (man sollte da schon Erfahrung diesbezüglich mitbringen)
Der Tester war langjähriger Funkamateur, der jahrzehntelang Funkempfänger selbst gebaut und sich nur mit HF beschäftigt hat, weil er NF als zu profan empfunden hat. Wenn der keine HF-Schwingungen erkennen kann, dann weiß ich auch nicht weiter.

Allerdings war das auch "nur" eine Momentaufnahme.
oldiefan hat geschrieben:Ich rate aber jetzt zu BDX33B / BDX34B wegen deren höherer Strombelastbarkeit von 10 A. Sie sind leicht und fast überall zu bekommen und haben die richtige Bauform (TO-220).
Dann würde ich jetzt Folgendes unternehmen:

- 1 Ohm Widerstand ersetzen
- Die momentan im Gerät befindlichen BDW93C / BDW94C durch BDX33B / BDX34B ersetzen
- Ohne eingeschleifte Glühlampe Ruhestrom auf 50mA einstellen
- Daumen drücken
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oldiefan
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Re: MR200 Endstufe nächstes Kapitel

Beitrag von oldiefan »

@ Rufula

Tauglichkeit von 3PM05?

Der ist gerade auch wieder gerade noch grenzwertig für 50V und 3 A. Hersteller: RFT
Ohne Datenblatt keine sichere Aussage möglich, wieviel Reserve da noch ist. Hast Du eins? Ich habe für RFT-Teile keine Daten.

Warum nimmst Du nicht einen modernen, leistungsfähigeren Gleichrichter, von dem die Daten leicht zugänglich sind?

z.B.:
B80C7000-4000A
B250C7000-4000A


Endstufe wieder hin?
Kannst Du etwas mehr dazu schreiben ?

Ist nur ein Kanal betroffen oder beide?
Für den defekten und für den ggf. nicht defekten Kanal getrennt:

Welche Transistoren waren zu dem Zeitpunkt verbaut?
Welche sind defekt geworden?
Wie sind die Transistoren defekt? CE-Schluss? BE- oder BC-Schluss?
Ist auch der 1 Ohm Widerstand defekt?
T743?
T642?
T734?
T620?
T735?
T733?
T621?
T619?
Sind noch andere Bauteile, z.B. weitere Widerstände betroffen?
ALLE Bauteile müssen geprüft werden.

Wie und wann ist die Endstufe defekt geworden?
Beim Einstellen des Ruhestroms?
Wie wurde der Ruhestrom eingestellt?
Beim erstmaligen Einschalten?
Mit oder ohne angeschlossenem Lautsprecher?
Bei laufendem Betrieb mit Musikwiedergabe?
Nach dem Ausschalten/beim nächsten Einschalten?



Reinhard
Zuletzt geändert von oldiefan am Fr 17. Mär 2023, 20:52, insgesamt 1-mal geändert.
Rufula
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Re: MR200 Endstufe nächstes Kapitel

Beitrag von Rufula »

danke! :D
Viele Grüße aus Leipzig
Frank
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Re: MR200 Endstufe nächstes Kapitel

Beitrag von oldiefan »

@ Pollux

"Eine Frage ist allerdings noch nie beantwortet worden, auch in dem alten Thread nicht, wo ich die Frage auch schon gestellt hatte: Kann eine Endstufe nur aufgrund von Schwingungen bereits im Einschaltmoment bzw. maximal eine Sekunde danach defekt werden ? Ich kenne es nur so, daß durch die Schwingungen die Endtransistoren sehr schnell zu heiß werden und dann durchbrennen, aber eben nicht sofort beim Einschalten. Der MR ist bei mir nur im Moment des Einschaltens kaputt gegangen, NIE im Betrieb."

Sie war insofern dadurch beantwortet, dass ja ernsthaft Schwingen in Betracht gezogen wurde und wird.
Andernfalls wäre diese Option nicht erwogen worden.

Tod durch Schwingen kann in kurzer Zeit (Sekunden) erfolgen, wenn sich die Schwingung durch Resonanz auf schädlich hohe Amplitude hochschaukeln kann. Dadurch, wird die erlaubte Sperrschichttemperatur in sehr kurzer Zeit im Transistor überschritten, weil die sehr träge Wärmeleitung durch dessen Gehäuse auf den Kühlkörper die Wärme vom eigentlichen Transistor-Chip nicht schnell genug abführen kann. Die Wärmeleitung ist bescheiden.

Widerstände sterben durch Alterung...
Irgendwann ja, wie alle anderen Bauteile auch.
Von Kohlemassewiderstände aus den 50iger und frühen 60iger Jahren des letzten Jahrhunderts ist das bekannt. Schicht-Widerstände seit den Ende 1960iger Jahren und jünger aber kaum (habe ich selbst in mehr als 20 Jahren noch nicht erlebt, es war immer eine nachvollziehbare Überlastung der Grund, anders als bei Kohlemassewiderständen und einigen Typen von Sicherheitswiderständen - fusible type - bei denen ist Alterungsausfall häufiger).

Will sagen:
Wenn der 1 Ohm Widerstand stirbt, ist die Annahme, dass das der Alterung geschuldet ist, keine Erklärung, die mir dabei als Erstes in den Sinn kommt.
Wenn der Widerstand - nach dem Ersetzen - beim nächsten Endstufentod wieder ausgefallen ist, ist es damit endgültig klar, was los ist.


MR200 Endstufe innerhalb der ersten Sekunde nach Einschalten Ausfall...
Wegen der großen Kapazitäten, die bei der MR200 Endstufe nach Einschalten erst geladen werden müssen (siehe dort: 220µF, 3300 µF Koppelelko), hat in der ersten Sekunde die Endstufe noch keinen stabile Betriebszustand erreicht. Insbesondere das Aufladen der 3300 µF und der Ladeelkos (2 x 4700 µF) bedeuten Stress für den mager dimensionierten Gleichrichter, die 3300 µF Koppelelkos besonders für BDW93. Bei solchen noch nicht regulären Betriebszuständen treten seltsame Effekte auf.

Ich schaue mir auf Deine Beobachtung hin gleich nochmal die ersten Sekunden nach dem Einschalten genauer an. Ob ich was entdecke, kann ich nicht versprechen, ein Versuch ist es wert.

Reinhard
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oldiefan
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Re: MR200 Endstufe nächstes Kapitel

Beitrag von oldiefan »

Nochmal die Strom- und Spannungsverläufe beim und kurz nach dem Ein- und Ausschalten angesehen. Die Schaltvorgänge über die beiden Hilfskontakte am Netzschalter und Gleichrichter waren auch dabei.

Nichts Neues gefunden.
Wie bereits beschrieben:

1. Es wird ein Ein-und ein Ausschalt-Plopp auf dem Lautsprecherausgang festgestellt, durch Ladung/Entladung der Endstufenausgangselkos.

2. Diese "Lautsprecherpulse" sind mit Stromspitzen der Kollektorströme von T622 und T623 verknüpft. Die Stromstösse beim Einschalten sind m.E. grenzwertig hoch und stressen die Endtransistoren mindestens oder können sie im ungünstigen Fall zerstören.
Auffällig ist, dass beim zweiten Einschalten, 5 Sekunden nach Ausschalten, diese Stromspitzen höher sind (11 A). Beim allerersten Einschalten nur 7 A.
Ergänzung der Zusatz-Emitterwiderstände (wie bereits vorher beschrieben) reduzieren diese Stromspitzen erheblich (unter 6 A auch bei wiederholtem Einschalten), sie sind damit immer im "sicheren Bereich".

3. Der Emitterstrom von T642 bleibt beim Ein-/Ausschalten im unkritischen Bereich.

4. Beim Einschalten ist die Kollektor-Emitterspannung kurzzeitig auf dem Potential der Betriebsspannung (48 V). Das ist für BC337 bereits grenzwertig. Warnung vor BC337 von CDIL für diese Position (schlechte Erfahrung mit CDIL, wenn Grenzbelastbarkeit gefordert ist).

Grafisch
Einschaltzeitpunkt ist bei 50 ms.
Einschaltzeit jeweils 2 Sekunden. Dann Abschalten, 3 s ausgeschaltet lassen, dann wieder einschalten.
Schaltverhalten ohne Tonsignal.jpg
und mit 1 kHz Tonsignal:
Schaltverhalten mit Tonsignal.jpg


Dgl. mit den zusätzlichen Emitterwiderständen, ohne Tonsignal:
Schaltverhalten mit Zusatzemitterwiderständen ohne Tonsignal.jpg
und mit 1 kHz Tonsignal:
Schaltverhalten mit Zusatzemitterwiderständen mit Tonsignal.jpg

Die Kombination der Emitterwiderstände mit BDX33B / BDX34B sollte sich lt. Simulation sowohl hinsichtlich der auftretenden Stromspitzen als auch bei einer ggf. vorhandenen Schwingneigung günstig auswirken. S. nachstehende Antwort an timundstruppi.

Reinhard
Zuletzt geändert von oldiefan am Sa 18. Mär 2023, 06:10, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: MR200 Endstufe nächstes Kapitel

Beitrag von oldiefan »

@ timundstruppi

"Erhöht sich denn schon die Schwingneigung wieder, wenn du z.B. 820 pF parallel zu BE an den BDX33/34 in der Simulation hängst?"

Die Sperrschichtkapazität, die diffusionsspannungsabhängig ist, kann nicht mit der Null-Kapazität gleichgesetzt werden. Das Modell wäre falsch. Unter Spannung steigt die Sperrschichtkapazität über den Wert der Null-Kapazität.
[s. dazu: Tietze, Schenk, Gamm, Halbleiter Schaltungstechnik --> Dynamisches Verhalten von Sperrschichtkapazitäten]

Hab es trotzdem mal gemacht, mit 2 nF.
Phasenreserve wird dadurch etwas kleiner. Da aber der Unterschied zwischen BDW93/94 und BDX33/34 groß ist, müssen noch weitere Unterschiede eine Rolle spielen. Und tatsächlich gibt es noch bei anderen Parametern auch große Unterschiede.

Aber ich kann diese Effekte nicht beschwören. Es kann Qualitätsunterschiede in der Parametrisierung dieser Transistortypen im Modell geben. Man lässt sich leicht verleiten, da Dinge rauslesen zu wollen, die letztlich nur Artefakte eines unzureichenden Modells widerspiegeln. Und dann kommt: "Siehst Du, ich habe das ja gleich gesagt, man darf dem nicht glauben!"

Besser als "nichts" und besser als der bestehende Fehlerstatus sind die Ergebnisse, die ja immer als Vorschläge zu lesen sind (noch unbestätigt), allemal! Bestätigung im praktischen Versuch ist immer nötig, bis man das als wirklich gültig betrachten kann.

Dies bekomme ich ausgespuckt, wenn ich Schwingen dadurch provoziere, dass ich in den Ausgang vom Vorverstärker (Ausgang der Klangstellerstufe) einen 10k Widerstand lege:

oben: BDX33 / BDX34
unten: BDW93 / BDW94

BDX33_BDX34  vs. BDW93_BDW94.jpg
Ohne die Vorwiderstände in beiden Fällen kein Schwingen!


Und dazu, entspr. Deinem Wunsch - bei den BDX noch 2 nF zwischen BE gelegt: Nun beginnt auch BDX das Schwingen!
BDX33_BDX34 mit zus. BE Kapazität 2 nF vs. BDW93_BDW94.jpg



Die grösste Herausforderung an Verstärkerstabilität stellt eine kapazitive Last dar. Viele Verstärker haben mit 100 nF parallel zur Lautsprecherlast schon Schwierigkeiten und geraten dadurch ins Schwingen. Zusätzlich zu den 10k Vorwiderständen, die Schwingen der MR200 Endstufe provozieren, den Härtetest mit 100 nF parallel zu 4 Ohm LS am Endstufenausgang: Unter dieser Bedingung beginnt auch BDX33/BDX34 Schwingen.
BDX33_BDX34 vs. BDW93_BDW94 bei jeweils 100 nF kap. Last.jpg

Das Problem wird bei den BDX entschärft, wenn die empfohlenen - wenigstens 3 W - Keramik-Emitterwiderstände (0,47 Ohm an T622; 0,22 Ohm in Serie mit der Spule R695 (R795) ) nachgerüstet sind; der 1 Ohm Widerstand bleibt zu dieser Kombination parallel unverändert erhalten.
Selbst bei 100 nF kap. Last kein Schwingen mit BDX33 / BDX34:
BDX33_BDX34 vs. BDW93_BDW94 bei jeweils 100 nF kap. Last mit zus. Emitterwiderständen.jpg

Die Kombination aus den empfohlenen nachzurüstenden Emitterwiderständen und BDX33B / BDX34B erscheint danach besonders günstig für die Endstufenstabilität.

"kills two birds with one stone"
"Zwei Fliegen mit einer Klatsche erledigt".


Reinhard
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