[Black_Chicken]

Moin,

Damit ich nicht nur mit Inaktivität glänze wollte ich dieses kleine Projket hier im Froum veröffentlichen

Am Freitag kam die Mutter eines alten Schulkameraden vorbei, Sie habe ein Problem mit Ihrem Basslautsprecher - der wäre kaputt!

Fehlerbeschreibung:

Zitat:Urplötzlich und spontan machte es GANZ LAUT "brumm" (vllt. 1-3s) und dann war Stille, der Subwoofer (Harman Kardon SUB-TS11) ging aus und liess sich nicht wieder Einschalten!

Letzteres lag recht eindeutig daran, dass die Netzeingangsseitige Feinsicherung des Aktivmoduls durchgebrannt war. Aber natürlich hat das Auslösen der Sicherung auch einen Grund und deswegen hab ich mir das Modul mal genauer angesehen, hier der Leistungsteil:



Und siehe da: für das Aktivmodul hat man sich jeglichen Kühlkörper (abgesehen von dem Blechwinkel) gespart, denn die harte Drecksarbeit verrichtet ein kleines Class-D Verstärkermodul mit dem vollmundigen Namen "DS-150 Digital Amplifier (...)". Natürlich war alles mit dieser senf- bis dunkbraunen Vergussmasse einzementiert, es hat mich einige Zeit gekostet den bröseligen Kram soweit zu entfernen, dass das Verstärkermodul auch als solches erkennbar ist:





Ein Pärchen TO-220 in der Leistungsschaltstufe, ein SO-8 und 15 Stk. SOT-23, ein zweistufiges Ausgangsfilter mit Elkos (NP), zweilagige Leiterplatte. Das war schon der ganze Verstärker. Ziehmlich "Cheap-Award"-verdächtig! Vor Allem weil der Trafo 2x48.5V Sekundär zur Verfügung stellt, die 10" Gummilufthupe (das Lautsprecherchassis ist eines von dieser langhubigen Sorte mit Gummi-Sicke und viel bewegter Masse) hat 4Ohm, da wird also ordentlich Leistung abverlangt. Der SO8 und die MosFets sind natürlich abgeschliffen (tut das wirklich Not?!)

Die Mosfets sind beide im Drain-Source-Pfad leitend, also defekt - aus der Sicht von Harman wahrscheinlich ein wirtschaftlicher Totalschaden . Dumm wie ich war, hab ich natürlich erstmal versucht die Schaltung grob rauszuzeichnen - immerhin bin ich nach relativ kurzer Zeit darauf gekommen, dass es sich um eine klassisch getaktete Topologie mit komplementärer Schaltstufe handelt. Hätt ich doch lieber gleich mal das Internet befragt, viel einfacher ist es doch gleich auf das Service-Handbuch zurückzugreifen....

https://stromrichter.org/d-amp/content/i...actsub.pdf

Heute hab ich dann mal grob nach weiteren Defekten geforscht aber soweit erstmal nichts gefunden. Also zwei neue MosFET aus der Bastelkiste gekramt. IRF9640 waren aus (hab ich halt noch nie eingesetzt), ich hatte nur einen IRF9630 zur Verfügung. Aber damit läuft der Verstärker erstmal recht anständig. Momentan nur an der Laborversorgung mit +-30V, wenn die bestellten IRF9640 bei mir eintreffen werde ich mal etwas ausführlichere Tests machen.

Zum Abschluss noch ein paar Momentaufnahmen von Heute Nachmittag:


Der Oszillator schwingt mit ~100kHz, so sieht das Rechteck nach dem Koppelkondensator aus. Zeitablenkung war 5us.


Der Amp läuft im Leerlauf, das Signal nach IC1A nach dem 1k Widerstand.


Der Schaltknoten im Leerlauf, das Ausgangsfilter hab ich zur Sicherheit mal mit 20Ohm abgeschlossen.

Bleibt nur noch die Frage, warum das Aktivmodul ein solches Eigenleben entwickelt und dazu noch die Leistungsstufe durchbrennt? Sollte das nicht die Schutzschaltung abfangen??

[Black_Chicken]

Also das mit dem Dateien Hochladen üben wir noch ...

Jetzt aber!

https://stromrichter.org/d-amp/content/i...actsub.pdf

[voltwide]

Als erstes fällt mir auf, dass dieser Verstärker keinerlei Schutzbeschaltung beherbergt.
Des weiteren sehe ich ein echt komplementäres Design - und da PMOS langsamer schalten als NMOS, hat sich das im Bereich höherer Leistungen nicht bewährt.
Immerhin hat man eine schnelle gate-Abschaltung spendiert.
Dennoch bleibt die Frage, ob die Totzeiten wirklich optimal eingestellt sind.
Ich vermute dass der Ausfall im Zusammenhang mit harter Kommutierung steht. Sprich, die parasitären Dioden der PowerMOSFETs sind in den Leitzustand gelangt und mußten anschließend zwangsabgeschaltet werden. Ein beliebter Ausfallmechanismus bei derartigen Konzepten.
Von daher empfehle ich Schottky-Dioden antiparallel zu den drain-source-Strecken der beiden PowerMOSFETs, und zwar extrem induktionsarm verbunden, also direkt an den pins. Wenn man ganz sicher gehen will, dass die internen Dioden der PowerMOSFETs nicht leiten, schaltet man in Reihe zum drain eine weitere Schottky-Diode in Durchflussrichtung.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Als erstes fällt mir auf, dass dieser Verstärker keinerlei Schutzbeschaltung beherbergt.

Mir fällt auf, dass auf Seite 14 folgendes überwacht und limitiert wird:

Eingangsspannung
Überstrom
Übertemperatur
DC-Offset


...mir stellt sich nur die Frage, wo ich diese Elemente im Schaltbild wiederfinde.

[voltwide]

Das ist ein Blockschaltplan. In der Endstufenschaltung selbst sehe ich keine Strombegrenzung.
Die Tatsache, dass der LS laut gebrummt hat, deutet auch darauf hin, dass die volle Betriebsspannung solange angelegen hat, bis die Schmelzsicherung durchgebrannt ist. Von einer wirksamen Schutzbeschaltung kann da wohl kaum die Rede sein.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Von daher empfehle ich Schottky-Dioden antiparallel zu den drain-source-Strecken der beiden PowerMOSFETs, und zwar extrem induktionsarm verbunden, also direkt an den pins. Wenn man ganz sicher gehen will, dass die internen Dioden der PowerMOSFETs nicht leiten, schaltet man in Reihe zum drain eine weitere Schottky-Diode in Durchflussrichtung.

Die internen Dioden sind IMHO bei diesem MOSFET schnell genug (typ. 300ns). Die sagen sogar, dass die Diodenverzögerungszeit vernachlässigbar ist, weil sie von den beiden internen Zuleitungsinduktivitäten überdeckt wird (Vishay-DB Seite 2).
Eine externe Diode wird also nichts mehr verbessern können.

[voltwide]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Von daher empfehle ich Schottky-Dioden antiparallel zu den drain-source-Strecken der beiden PowerMOSFETs, und zwar extrem induktionsarm verbunden, also direkt an den pins. Wenn man ganz sicher gehen will, dass die internen Dioden der PowerMOSFETs nicht leiten, schaltet man in Reihe zum drain eine weitere Schottky-Diode in Durchflussrichtung.

Die internen Dioden sind IMHO bei diesem MOSFET schnell genug (typ. 300ns). Die sagen sogar, dass die Diodenverzögerungszeit vernachlässigbar ist, weil sie von den beiden internen Zuleitungsinduktivitäten überdeckt wird (Vishay-DB Seite 2).
Eine externe Diode wird also nichts mehr verbessern können.

Das ist definitiv falsch.
Das Thema lautet Zwangskommutierung.
Diese Art der Ausfälle ist bekannt seit den 90er Jahren.
Und es ist auch bekannt, dass die Datenblätter aus dieser Zeit aus gutem Grund keinerlei Angaben zum RBSOA gemacht haben.
Inzwischen gibt es MOSFETs die spezifiziert sind für derartige Anwendungen

[Rumgucker]

Aha....

der Strom wird durch Begrenzung der Gate-Source-Spannung auf 6V gedeckelt. Dabei können - laut Datenblatt - nur 10A fließen, wobei da die Temperatur keine Rolle spielt. Nicht doof.

Übertemperatur und Einschaltverzögerung wird im Netzteil erledigt. Signal-Limiter seh ich auch. Ich vermute mal, dass DC-Offset auch irgendwo versteckt sein wird.

Kurzum: eine durchdachte Konstruktion.

--------------------------

Ich würde einfach die Original-MOSFETS einsetzen, das Ding einem gehörigen Probelauf unterziehen und es gut sein lassen. Auch MOSFETs können mal spontan ausfallen.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Das ist definitiv falsch.

Na gut. Dann ist das DB halt falsch.

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Und es ist auch bekannt, dass die Datenblätter aus dieser Zeit....

Das Vishay-DB ist aus 2011. Und das Amp-Modul scheint aus 2007 zu sein.

[voltwide]

Ich spreche von den Datenblättern der beteiligten MOSFETs, nicht von Harman Kardons Gurkenteil

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Ich spreche von den Datenblättern der beteiligten MOSFETs, nicht von Harman Kardons Gurkenteil

Ich auch (Vishay DB).

[Black_Chicken]

Holla hier ist ja ganz schön was los!

Nach kurzer Recherche hab ich heruasfinden können, dass diese Class-D Module auch bei vielen Anderen Subwoofer aus der "Consumer"-Klasse eingesetzt werden. Zum Beispiel auch bei JBL. Weiterhin findet man einige Berichte und Beschwerden, dass das Ding gerade mit einem lauten Knall abgeraucht sei. Die Zuverlässigkeit ist augenscheinlich nicht die Beste.

Zitat:Als erstes fällt mir auf, dass dieser Verstärker keinerlei Schutzbeschaltung beherbergt. Des weiteren sehe ich ein echt komplementäres Design - und da PMOS langsamer schalten als NMOS, hat sich das im Bereich höherer Leistungen nicht bewährt. Immerhin hat man eine schnelle gate-Abschaltung spendiert. Dennoch bleibt die Frage, ob die Totzeiten wirklich optimal eingestellt sind. Ich vermute dass der Ausfall im Zusammenhang mit harter Kommutierung steht. Sprich, die parasitären Dioden der PowerMOSFETs sind in den Leitzustand gelangt und mußten anschließend zwangsabgeschaltet werden. Ein beliebter Ausfallmechanismus bei derartigen Konzepten. Von daher empfehle ich Schottky-Dioden antiparallel zu den drain-source-Strecken der beiden PowerMOSFETs, und zwar extrem induktionsarm verbunden, also direkt an den pins. Wenn man ganz sicher gehen will, dass die internen Dioden der PowerMOSFETs nicht leiten, schaltet man in Reihe zum drain eine weitere Schottky-Diode in Durchflussrichtung.

Genau das ist mir auch aufgefallen: Komplementäre Schaltstufe, veraltete Mosfet und dazu nich mal eine Überstrom-Schutzabschaltung. Und das Ganze bei ca. 70VDC an den Rails.

Du meinst also der Defekt kommt von einem harten Schaltvorgang? Sprich: die intrinsische Diode des NMOS ist (auf Grund des Kommutierungsvorgangs) noch leitend während der PMOS einschaltet und der PMOS muss dann den vollen Schaltstrom + Ausräumstrom übernehemen?? Was für diese These sprich:
* der IRF9640 verkraftet deutlich weniger Spitzenstrom als der IRF640N
* die interne Diode des IRF640N hat lt Datenblat Qrr=929nC (typ)
Was dagegen spricht:
* angeblich ist der Ausfall nicht im Betrieb gewesen sondern "plötzlich", so wie ich es verstanden habe wurde keine Musik abgespielt.
Aber: Als der Subwoofer bei mir ankam war der Lautstärke-Regler auf Maximum und die Auto-ON Funktion aktiviert. Vllt ist jemand übers Kabel gestolpert, oder dei angeschlossene Quelle hat plötzlich Signal von sich gegeben?!

Noch ist die Bestellung nicht raus, vllt. bestell ich noch ein paar Schottky-Dioden in SMC-Gehäuse. Zunächst muss ich aber die Schaltung vollständig verstanden haben, daran arbeite ich noch.

Zitat:Die Tatsache, dass der LS laut gebrummt hat, deutet auch darauf hin, dass die volle Betriebsspannung solange angelegen hat, bis die Schmelzsicherung durchgebrannt ist. Von einer wirksamen Schutzbeschaltung kann da wohl kaum die Rede sein.

So habe ich mir das auch zusammengereimt, wie lange DC am Lautsprecher anlag ist unklar. Das Chassis hat es jedenfalls überlebt

Zitat: Ich würde einfach die Original-MOSFETS einsetzen, das Ding einem gehörigen Probelauf unterziehen und es gut sein lassen. Auch MOSFETs können mal spontan ausfallen.

Soweit der Plan um das Ding wieder zum spielen zu bringen. Da stimme ich zu.

Zitat:Und das Amp-Modul scheint aus 2007 zu sein.

Da wär ich vorsichtig, der Subwoofer sieht zwar genauso aus, wie im Manual und die Schaltungen sind Korrekt, aber auf meinem Aktivmodul steht TS11 statt TS18...Ich denke der ClassD Verstärker ist schon ein bisschen älter als 2007.

Vielen Dank für Euren Input!

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Black_Chicken

Zitat:Und das Amp-Modul scheint aus 2007 zu sein.

Da wär ich vorsichtig, der Subwoofer sieht zwar genauso aus, wie im Manual und die Schaltungen sind Korrekt, aber auf meinem Aktivmodul steht TS11 statt TS18...Ich denke der ClassD Verstärker ist schon ein bisschen älter als 2007.

Ist 0736 nicht der Datumscode? 2007, 36. Woche.

[Black_Chicken]

Möglich! Was auch immer unsere Freunde aus Fernost damit meinen

Heut oder Morgen bestell ich die Bauteile, danach gehts hier weiter!

[Black_Chicken]

Habs heute entdeckt, das Aktivmodul wurde 2008 montiert, also passt das mit dem 2007er Modul.

Gestern kamen die bestellten IRF9640 mit der Post! Heute hab ich den Amp vervollständigt und geprügelt!

Mit dem Ausgang der Soundkarte meines Werkstatt-PC hab ich bis zu 38V (spitze) am 4Ohm Lastwiderstand im Burst-Betrieb aus der Kiste rausbekommen. Etwas mager für +-70VDC an den Rails. Aber: ab einem gewissen Punkt ließ sich die Amplitude nicht mehr vergrößern, hier ist also entweder ein Limiter am Werk oder das Netzteil begrenzt die Gesamt-Ausgangsleistung. Verständlich, der mickrige Ringkerntrafo hat lt. Typenschild nur 150W. Das Testsignal war ein 250Hz Sinus-Burst mit 10 Perioden ON / 20 Perioden OFF.

Soweit alles gut. -> Kiste zusammengeschraubt. Abschlusstest mit Lautsprecher und Sinus-Burst und Sinus-Dauerton bis die Wände mitschwangen . Kein Ausfall provozierbar, trotz liebevoller und intensiver "Misshandlung"

[voltwide]

Der MaxPegel erscheint ja wirklich etwas wenig.
Hast Du mal oszillographiert, wie weit die VersSpg einbricht?

[Rumgucker]

Das finde ich auch verfolgenswert.

Der Amp hat am Eingang einen Limiter. Vielleicht sollte man erstmal untersuchen, ob der die NF begrenzt.

[Black_Chicken]

Hallo!

Nein, leider habe ich die Rails nicht parallel dazu oszillographiert. Ich hatte es kurz überlegt, doch aus Faulheit wieder verworfen. .

Mögliche Ursachen:
* Versorgungsspannung bricht ein
* Limiter greift
* das Tastverhältnis der PWM wird nicht voll ausgenutzt
* Die Soundkarte gibt einfach nicht genug Spannung aus? -> Unwahrscheinlich, gemessen hab ich 1,25Vspitze am Soundkarten-Ausgang. Im Service-Manual von Harman steht auf Seite 3 was von "87-175mVrms to rated power, LFE Input driven only"

Außerdem wäre auch eine Messung mit Dauerton-Belastung interessant gewesen, aber das Verstärkermodul ist thermisch definitiv nicht für dauerhaft große Ausgangsleistungen ausgelegt. Es kommt hinzu, dass mein Lastwiderstand nur 120W verkraften kann.

Im Endeffekt hab ich dann den Basslautsprecher gestern Abend wieder abgeliefert. Im Großen und Ganzen bin ich einigermaßen zuversichtlich, dass das Aktivmodul wieder dem Orginalzustand entspricht. Falls nicht, wissen die ja wo sie die Regressforderungen einreichen dürfen.....

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Black_Chicken
Falls nicht, wissen die ja wo sie die Regressforderungen einreichen dürfen.....

Im Zweifel ist immer Volti Schuld

[Black_Chicken]

Hab grad nochmal im Service Handbuch geschmökert, die Spec besagt:

Zitat:Rated Output Power: 200W, 150W QA-Limt, 50-250Hz, 1 Input driven, limiter off
Limiter, THD at MAX Output Power: 2%, QA-Limit 5%

Also die Messung besagt ca. 38Vs@4Ohm (könnten aber auch knappe 40Vs gewesen, sein die vertikale Auflösung betrug 20V/DIV, mein altes Hameg ist da nicht viel präziser ), also 180Wrms@4Ohm. Bei 40Vs wären es schon sagenhafte 200Wrms.

Damit ist eigentlich klar, dass aus dem Amp eh nicht mehr rauskommen kann. Wozu man dann aber +-70VDC Versorgungsspannung benötigt, ist mir noch vollkommen unklar. Vllt. war der Trafo mit 2x48VAC im Angebot??