Tx=20260511.

Schaltnetzteil EPA-121DA-05: 5V, 2.5A
  

In meiner Heizungssteuerung tat dieses SNT vom Typ EPA-121DA-05 viele Jahre seinen Dienst als Versorgung für die externen Aktoren und Sensoren. Die Last ist dabei recht klein, meistens unter 100mA, nur wenn geschaltet wird steigt die Last schon mal über 1A. Vor einiger Zeit (genaues Datum nicht mehr erinnerlich) hatte ich schon mal den Zwischenkreiskondensator (22F, 400V) gewechselt. In letzter Zeit kam es aber immer wieder vor, vor allem an heissen Tagen, dass das SNT kurz die Spannung unterbrach, was dann leider die angeschlossenen Sensoren/Aktoren zu einem reboot zwang wobei sie immer wieder ihre Konfiguration verloren. Nicht schön, auf Dauer nicht tragbar.

Ich habe schon die Elektrolytkondensatoren gepüft und einen im 5 V Kreis ersetzt, aber das hat nichts gebracht. Der Zwischenkreiskondensator hat 22 uF bei 400 V und ein ESR von 0,8 Ohm. Das sieht für mich gut aus, zumal ich diesen Kondensator vor längerer Zeit schon einmal getauscht habe. Ich konnte auch keinen übermäßigen Leckstrom feststellen, selbst bei 400 V. Dieser Kondensator wird im Betrieb aber sehr heiß. Ich habe einen 100 Hz Rippel von circa 5 Vpp gemessen. Ist das viel? Oder ist das normal?

Ich habe den C durch einen neuen mit 47 uF testweise ersetzt: damit sind es 2Vpp Ripple und wenn ich diesen C (weil er mechanisch zu groß ist) etwas außerhalb platziere, dann wird er auch nicht warm, heiß auf keinen Fall. Die anderen Bauteile (Schalttransistor, Trafo) werden aber immer noch sehr heiß.

Ich habe jetzt den 22 uF ebenfalls außerhalb eingebaut um auszuschliessen, dass er nur parasitär von den umliegenden Bauteilen aufgeheizt worden ist. Tatsächlich: jetzt bleibt der C kalt. Er wurde also nur parasitär geheizt. Meine Welt ist wieder in Ordnung :-)

Jetzt bleibt die Frage: warum wird der Rest bei der kleinen Last so heiß?

Das Netzteil hat kein Steuer IC, sondern nur ein paar Transistoren. Der Schalttransistor hat keinerlei Kühlung und wird im Betrieb extrem heiß. Ich nehme an, das ist nicht normal. Ich hatte schon das Snubber Network im Verdacht, aber alle Teile sind gut, soweit ich das beurteilen kann.

Es könnte sein, dass der Schalttransistor durch die dauernde Hitze geschädigt wurde und jetzt nicht mehr schnell genug schaltet. Das ist aber nur eine Vermutung.

Ganz ohne Last (280 mA, Glühbirnchen) wird das Netzteil nur handwarm.

Um das Ganze besser zu verstehen habe ich einen Schaltplanauszug gezeichnet (im i-net war kein Schaltplan zu finden). Tatsächlich handelt es sich um einen 1-Transistor Schwinger mit Q4 (vermutlich Sperrschwinger), der auch schon bei einer Eingangsspannung von unter 50V fröhlich losschwingt. Das Sziklai pair Q51 und Q52 macht zum einen die Spannungsregelung (vom Optokoppler habe ich nur eine Hälfte gezeichnet) aber auch die Überstrombegrenzung (falls die Spannung an den Source-Widerständen zu hoch wird). Die Spannungsregelung funktioniert einwandfrei, sodass ich dort das Problem nicht vermute.

Ich habe dann auf gut Glück Q4 (ein 8N60C) durch einen gerade verfügbaren 03N60S5 ersetzt. Allgemein scheint es jetzt etwas kühler zu sein, aber am MOSFET verbrenne ich mir immer noch die Finger.

Ich habe die Spannung direkt am Gate (nach R13, 22 Ohm) angeschaut (1:10 probe). Die Frequenz liegt bei ca. 200kHz, was mir hoch erscheint, aber ich sehe außer dem Trafo nicht wirklich irgendwelche frequenzbestimmenden Bauteile.Die Frequenz ist auch recht stabil, selbst wenn ich die Eingangsspannung weit variiere. Die drei Bilder sind bei unterschiedlich hohen Eingangsspannungen (low, medium, high) gemessen. Bei "high" sieht man, dass die Schaltung in den intermittierenden Betrieb übergeht.

Am Eingang des Optokopplers (unteres pin im Schaltplan) liegt die aus dem Trafo gewonnene mögliche Gatespannung an. Der Ripple sind ca. 4 Vpp und die absolute Höhe gegen "Masse" (siehe Schaltplan) liegt bei +6 ... 9 V (keine vollen 230Vac Eingangsspannung damit er im nicht lückenden Betrieb bleibt und ich gut triggern kann). Das entspricht auch in etwa der peak-Höhe in den vorhergehenden gate Oszilogrammen (andere Y Skalierung: dort 1V/cm, hier 2V/cm).

Die Spannung am Drain (50V/cm bzw. 100V/cm) sieht mir jetzt auch erst mal unverdächtig aus. Die Nulllinie ist 1cm vom unteren Bildschirmrand und es sind noch die beiden 1.2 Ohm Widerstände von Source zu Masse drin, sodass es schon einsichtig ist, dass die Spannung hier nicht auf 0 V abfällt. Gemessen ist gegen Masse. Bei höherer Betriebsspannung fallen Peaks aus.

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