{"id":4030,"date":"2019-03-14T22:35:31","date_gmt":"2019-03-14T21:35:31","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.fh-kaernten.at\/ingmarsretro\/?p=4030"},"modified":"2023-11-23T16:16:43","modified_gmt":"2023-11-23T15:16:43","slug":"keysight-oszilloskop-stirbt-im-standby-netzteilreparatur","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.fh-kaernten.at\/ingmarsretro\/2019\/03\/14\/keysight-oszilloskop-stirbt-im-standby-netzteilreparatur\/","title":{"rendered":"Keysight Oszilloskop stirbt im Standby – Netzteilreparatur"},"content":{"rendered":"
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Ein interessantes Problem ist bei der Messtechnik in den Labors meines Arbeitsplatzes aufgetreten. Mit „Messtechnik“ bezeichne ich die Ausstattung eines Laborarbeitsplatzes, f\u00fcr die Grundlagenausbildung. Von den Laborarbeitspl\u00e4tzen gibt es insgesamt neunzehn Einheiten, die mit je zwei Labornetzger\u00e4ten, zwei Tischmultimetern, einem Keysight Signalgenerator und einem Keysight (Agilent) Oszilloskop der Serie Infiniivision DSO-X 20xx ausger\u00fcstet sind. Alle Ger\u00e4te sind netzwerkf\u00e4hig und sind \u00fcber LAN mit dem zugeh\u00f6rigen Arbeitsplatzrechner verbunden. So kann mit Hilfe unterschiedlicher Software (Agilent VEE, Matlab, LabVIEW etc.) auf die Messger\u00e4te zugegriffen werden. Die Ger\u00e4te wurden vor ca. drei Jahren angeschafft und ersetzt die fast zwanzig Jahre alte Laborausstattung. <\/p>\n

Doch nun ist der Fall aufgetreten, dass bei einem Arbeitsplatz das DSO-X2012A Oszilloskop kein Lebenszeichen mehr von sich gab. Es kommt gelegentlich vor, dass bei Labor\u00fcbungen oder beim freien Arbeiten in den Labors einmal ein Studierender den Not-Aus Schalter des Arbeitsplatzes bet\u00e4tigt und ihn so stromlos macht.  Doch das war nicht der Fall. Alle an dem Arbeitsplatz angeschlossenen Ger\u00e4te funktionierten, mit Ausnahme des DSO. Auch am Ende des Kaltger\u00e4testeckers war Spannung zu messen. Also konnte das Problem nur am Oszilloskop selber liegen. Die R\u00fcckwand ist schnell abgeschraubt, ein Schirmblech entfernt und das Netzteil liegt frei. Gleich bei der ersten optischen Begutachtung ist der gro\u00dfe Siebelko mit nach oben gew\u00f6lbter Kappe aufgefallen. Aber einmal sch\u00f6n der Reihe nach.<\/p>\n

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Netzteil des Infiniivision<\/p><\/div>\n

An den AC Pins vom Netzeingang war die Netzspannung zu messen, jedoch an keinem der Ausg\u00e4nge des Netzteils eine Gleichspannung. Egal ob der Powerschalter des Ger\u00e4tes ein- oder ausgeschaltet war. Die Vermutung liegt nahe, dass das Netzteil defekt ist.<\/p>\n

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Eingangssicherung<\/p><\/div>\n

Zun\u00e4chst wurde das Netzteil ausgebaut und beginnend von der AC-Eingangsseite untersucht. Die Printsicherung im Bereich des Netzfilters ist gleich als erstes defektes Bauteil aufgefallen. Es handelt sich um eine tr\u00e4ge 6.3A\/250V Sicherung. Da eine ausgel\u00f6ste Sicherung immer einen Grund hat, abzuschalten, wurde weitergesucht. Die Netzgleichrichter waren ok, jedoch hatte der 100uF \/ 420V Elektrolytkondensator, der als Gleichspannungsgl\u00e4ttung der Prim\u00e4rseite eingesetzt ist, thermisch schon einiges abbekommen und war aufgebl\u00e4ht.<\/p>\n

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originaler Elko 100uF \/420V \/105\u00b0C<\/p><\/div>\n

Auch seine Kapazit\u00e4t war nicht mehr im Nominalbereich. Aber auch das war nicht direkt der Grund f\u00fcr das Ausl\u00f6sen der Sicherung. Der war dann schnell gefunden. Ein Mosfet der als Ansteuerung des Transformators dient, war niederohmig. Genauer gesagt er hatte einen Kurzschluss zwischen allen Anschl\u00fcssen.<\/p>\n

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Mosfet STP12NM50<\/p><\/div>\n

Das folgende Bild zeigt die Einbaupositionen der Bauteile. Diese wurden erneuert. Der Mosfet wurde durch einen Originaltyp ersetzt und der Netzelko gegen einen 100uF \/ 450V \/105\u00b0C Typ getauscht. Der ist zwar von der Bauh\u00f6he etwa f\u00fcnf Millimeter h\u00f6her, passt aber problemlos in das Netzteil.<\/p>\n

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Einbaulage des Kondensators und des Mosfet<\/p><\/div>\n

Auf der R\u00fcckseite der Netzteilplatine waren zwei SMD Widerst\u00e4nde im Bereich des Gate-Anschlusses des Mosfet defekt. Es handelt sich dabei um einen SMD Widerstand der Baugr\u00f6\u00dfe 0805 mit 5,11 Ohm und einen SMD Widerstand der Baugr\u00f6\u00dfe 1206 mit 2,0 kOhm. Das untenstehende Bild zeigt auch hier wieder die Einbaulage.<\/p>\n

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Einbaulage der defekten SMD Widerst\u00e4nde<\/p><\/div>\n

Nachdem alle erw\u00e4hnten Bauteile erneuert waren, wurde ein erster Funktionstest durchgef\u00fchrt. Dieser war jedoch ern\u00fcchternd, denn das Netzteil arbeitete noch nicht. Die Sicherung blieb intakt und die prim\u00e4rseitige Gleichspannung stand stabil. Doch das Gate des Mosfet wurde nicht angesteuert – leider. Denn jetzt kam der aufwendige Teil der Reparatur. Auf der Netzteilplatine befindet sich, stehend eingebaut, eine weitere Platine, auf der mehrere Controller IC\u00b4s verbaut sind. Verfolgt man die Gate-Leitung vom Mosfet, so endet sie an einem Pin dieser Ansteuerungsplatine. Also muss diese raus.<\/p>\n

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Controllerboard ausgebaut<\/p><\/div>\n

Dazu musste zuerst das K\u00fchlblech entfernt werden. Dann wurde es etwas m\u00fchsam, denn das Controllerboard ist nicht \u00fcber eine Stiftleiste oder Steckverbindung mit der Hauptplatine verbunden, sondern die Kontaktpins sind gelayoutet und ausgefr\u00e4st. Das bedeutet, man muss die Ausl\u00f6tarbeiten sehr behutsam in Angriff nehmen, um die Leiterbahnen an den Enden der gefr\u00e4sten Pins nicht zu besch\u00e4digen.<\/p>\n

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Mainboard ohne Controllerplatine<\/p><\/div>\n

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UC3842B<\/p><\/div>\n

Als der Ausbau erfolgreich abgeschlossen war, konnte das Controllerboard begutachtet werden. Und siehe da, die vom Gate des Mosfet geroutete Leitung endet an Pin 6 eines kleinen IC\u00b4s. Dabei handelt es sich um einen UC3842B VD1R2G. Bei diesem IC war das Geh\u00e4use gesprengt. Neben dem Controller IC, war auch ein SOT23 PNP-Transistor (PMBT 2907A) gestorben und an allen Pins niederohmig.<\/p>\n

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Einbaulage der defekten Komponenten<\/p><\/div>\n

Nach dem Erneuern der defekten Komponenten, wurde das Netzteil wieder zusammengebaut und ein Funktionstest durchgef\u00fchrt. Das Oszilloskop startete wieder und das Netzteil verrichtete seinen Dienst.<\/p>\n

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defekte Bauteile<\/p><\/div>\n

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Ergebnis nach erfolgter Reparatur<\/p><\/div>\n

Interessant w\u00e4re es jetzt herauszufinden, warum das Netzteil nach gerade einmal drei Jahren seinen Geist aufgibt. Zumal die Oszilloskope nicht im Dauerbetrieb laufen, sondern nur w\u00e4hrend der entsprechenden Lehrveranstaltungen eingeschaltet sind. Dabei ist folgendes aufgefallen: Das Oszilloskop ist permanent an die Stromversorgung angeschlossen. Der Power-Schalter des Oszilloskops schaltet aber nicht die AC-Versorgung aus, sondern nur im Sekund\u00e4rbereich des Netzteils die Controlleransteuerung. Das bedeutet, das Netzteil arbeitet im ausgeschalteten Zustand quasi im Standby-Betrieb. Und dabei ist uns aufgefallen, dass bei allen ausgeschalteten Oszilloskopen im Standby eine Verlustleistung auftritt, die die Mosfets und vor allem den 100uF Elko stark erw\u00e4rmt. Das w\u00fcrde den aufgeb\u00e4hten, ausgetrockneten Elko und den darauffolgenden Tod der Netzteile erkl\u00e4ren.  Um das zu verifizieren wurde bei mehreren Ger\u00e4ten die seit Tagen nicht eingeschaltet waren, die Temperatur an den Komponenten gemessen.<\/p>\n

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Thermof\u00fchler an der Elkooberfl\u00e4che<\/p><\/div>\n

Hier konnte folgendes festgestellt werden. Sowohl an der Oberfl\u00e4che des Kondensators als auch am K\u00fchlblech der Mosfets waren im ausgeschalteten Zustand Temperaturen von 56\u00b0C bis knapp 60\u00b0C<\/strong><\/em> zu messen.  Sollte das so sein ??<\/p>\n

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Temperaturmessung am Elektrolytkondensator<\/p><\/div>\n

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Hier noch die ben\u00f6tigten Bauteile:<\/p>\n