Diagnose der Ursache für den Ausfall des Elektrolytkondensators

Ich hoffe, jemand kann mir helfen, die Ursache für den Ausfall von Elektrolytkondensatoren in einem Stromkreis zu diagnostizieren. Der Kontext ist eine Ladeschaltung, genauer gesagt ihr Netzteil:

Gegeben ist ein Dioden-Brückengleichrichter, der an einem Klemmensatz über eine Siebschaltung mit dem Netz und auf der anderen Seite mit zwei in Reihe geschalteten Elektrolytkondensatoren verbunden ist. Parallel zu jedem Kondensator sind zwei Entladewiderstände. (Und natürlich der eigentliche Verbraucherkreis.)

Das Problem ist, dass einer der beiden in Reihe geschalteten Kondensatoren, der mit dem Minuspol der Diodenbrücke verbunden ist, explodiert. Dieser Fehler tritt auf, weil das Gerät einer intermittierenden Wechselstromversorgung ausgesetzt war: instabile Frequenz, wahrscheinlich Über- und Unterspannungen.

Ich frage mich, wo ich nach dem Problem suchen soll:

  1. Diodenbrücke? - Ich habe ein bisschen mit Gewürzen herumgespielt und die einzige Möglichkeit, eine umgekehrte Polarität an einem der Kondensatoren zu erreichen, bestand darin, anzunehmen, dass zwei Dioden kurzgeschlossen sind und die anderen beiden zu Isolatoren wurden. Dies scheint kein sehr wahrscheinlicher Fehlermodus zu sein ...
  2. Schaltungsfehler nach dem Netzteil? - Irgendwelche Hinweise, wonach zu suchen ist? Die Verbraucherschaltung ist nicht trivial...

Die fraglichen Kondensatoren waren 200 VDC, 1000 uF für ein Gerät, das an 230 VAC angeschlossen werden sollte. Ich habe beide nach dem ersten Ausfall ausgetauscht, eingesteckt und sofort ist der gleiche Kondensator wieder durchgebrannt.

Leider habe ich gerade kein Oszilloskop zur Verfügung sondern nur ein Digitalmultimeter.

Vielen Dank!

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Ich habe mir die Platine genauer angeschaut und folgendes Teilschema erhalten. Der Haupttransformator befindet sich in der oberen linken Ecke. Der PWM-IC-Chip usw. ist mit dem hängenden MOSFET am unteren Rand des Schaltplans verbunden.

Der TRIAC ist Teil eines STR 81145, der automatisch in den Spannungsverdopplungsmodus umschaltet, wenn der Eingang 115 V beträgt. (Es wird auch von der positiven Schiene versorgt.)

Nach dem Entfernen der betreffenden Kondensatoren C7 und C8 entspricht der Widerstand zu den positiven und negativen Schienen den vom Spannungsteiler eingestellten 50 kOhm.

Teilschema

Weißt du, manche Elkos gehen einfach wann sie wollen.
Ja, aber gleich nachdem sie ausgetauscht wurden, ist das alles andere als zufällig ... IMHO ist dies ganz klar ein Schaltkreisfehler.
230 VAC oder 110 VAC? Ich habe gesehen, wie der Verdoppler versucht hat, mit 230 VAC zu arbeiten :-) !!!! Versuchen!.
@RussellMcMahon Wenn der Verdoppler einrastet, sollte ich in der Lage sein, 460 Vrms zwischen der positiven und der negativen Schiene zu messen, oder? Wenn ja, sollte dies leicht zu überprüfen sein ...

Antworten (3)

230 V AC schwingen zwischen +230 V und -230 V RMS, aber das bedeutet, dass sie +/- 325 V Spitze-zu-Spitze erreichen. Bei einem Gleichrichter liegt das zwischen 0 und 325 V, was gerade noch ausreichen würde, wenn man es auf zwei 200-V-Kondensatoren aufteilt – außer dass die Kondensatoren perfekt aufeinander abgestimmt sein müssen, damit das stimmt.

Wenn es Unterschiede in der Herstellung gibt, ist der ESR der Kondensatoren etwas anders und einer sieht mehr Spannung als der andere.

Außerdem kann es eine maximale Stromstärke für den Kondensator geben, und da ein Kondensator im leeren Zustand einem Kurzschluss ähnlich ist, erhalten Sie möglicherweise zu viel Stoßstrom (überprüfen Sie den Ripple-Stromwert des Kondensatordatenblatts).

Danke Jon, die Kondensatoren waren ursprünglich identisch. Ich habe beide durch das gleiche Modell ersetzt, als einer durchbrannte. Angesichts des parallel zu den Kondensatoren geschalteten Spannungsteilers sollte die Spannung an jedem Kondensator nur 325 V / 2 betragen, oder?
Die Wirkung des Spannungsteilers hängt vom effektiven ESR der Kondensatoren ab. Beim Aufladen haben die Kondensatoren eine sehr niedrige Impedanz und schließen den Spannungsteiler im Grunde kurz. Ich weiß, dass 400-V-Kondensatoren größer und teurer sind, aber Sie sollten es mit einem Paar davon versuchen. Außerdem möchten Sie möglicherweise ein Oszilloskop an jedem der Kondensatoren anschließen, wenn Sie die Schaltung einschalten, und die tatsächliche Spannung erfassen / messen, die sich entwickelt.
Der Unterschied im ESR scheint tatsächlich das Problem gewesen zu sein. Es scheint, dass das Gerät keinen großen technischen Spielraum hatte. Vielen Dank.

Die beiden in Reihe geschalteten Kondensatoren sind wahrscheinlich für eine niedrigere Spannung ausgelegt als die, die das Netzteil tatsächlich erzeugt. Wenn in diesem Fall einer der Kondensatoren kurzgeschlossen wird oder so, sieht der andere die volle Versorgungsspannung und explodiert.

Ersetzen Sie beide Kondensatoren durch solche, die für mehr als die volle Versorgungsspannung ausgelegt sind, vorausgesetzt, dass im Gerät genügend Platz vorhanden ist.

Die betreffenden Kondensatoren sind Teil der Stromversorgung. Sie waren 200 VDC 1000 uF für ein Gerät, das an 230 VAC angeschlossen werden sollte. Ich habe beide nach dem ersten Ausfall ausgetauscht, eingesteckt und sofort ist der gleiche Kondensator wieder durchgebrannt. Ich denke nicht, dass sie zu niedrig bewertet sind: Immerhin hat das Gerät jahrelang gut funktioniert.
@ArikRaffaelFunke Es könnte sein, dass einer der Widerstände defekt ist (kurzgeschlossen oder offen), was auch dazu führt, dass ein Kondensator die volle Spannung sieht (was bei 220-V-Netzen etwa 320 V beträgt). Ist der "Center Tap" irgendwo angeschlossen? Wenn dies der Fall ist, kann die Hälfte des Rests des Stromkreises kurzgeschlossen werden. Ist dies nicht der Fall, überprüfen Sie die Widerstände.
Pentium100, die Widerstände scheinen gut zu sein. Ich messe 100.000 von Schiene zu Schiene und 50.000 zwischen dem Mittelabgriff und beiden Schienen. - Der Mittelabgriff hat eine Reihe von Anschlüssen. Bitte sehen Sie sich die aktualisierte Frage mit einem Teilschema an.
Ich stimme @Pentium100 zu. Wenn Sie beide Kondensatoren durch Teile ersetzen, die für 450 V ausgelegt sind, haben Sie zumindest die Möglichkeit, einige Messungen durchzuführen, bevor sie explodieren!

Es ist wahrscheinlich, dass der Mittelpunkt der beiden Kondensatoren mit dem betreffenden Gerät verbunden ist und dass dieser Mittelpunkt durch einen Fehler mit der positiven Schiene verbunden ist - möglicherweise aufgrund eines kurzgeschlossenen Schalttransistors oder einer kurzgeschlossenen Diode - siehe unten.

Sie sagen nicht, was mit den Kondensatoren verbunden ist, aber normalerweise ist eine solche Anordnung eine Brückenschaltung, bei der die Kondensatoren einen mittig abgegriffenen "Bein" der Brücke bilden und zwei Transistoren den anderen "Bein" bilden, wobei die Last zwischen den beiden Brücken angeschlossen ist Beine. Suchen Sie nach zwei größeren Transistoren, möglicherweise MOSFETs, wahrscheinlich auf einem Kühlkörper und wahrscheinlich derselben Modell- / Teilenummer. Derjenige, der mit Plus verbunden ist, ist möglicherweise ein Kurzschluss. Beachten Sie auch die unten beschriebene Sperrdiodenmöglichkeit.

Das folgende Diagramm zeigt die allgemeine Anordnung schematisch - wenn hier Q1 kurzgeschlossen wird, wird C2 zerstört.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das folgende Diagramm ist funktional gleich, aber komplizierter und entspricht eher dem, was Sie in der Praxis sehen würden. Auch hier ist Q1 kurzgeschlossen, es wird wahrscheinlich C2 zerstören, ABER das Diagramm ist schwieriger zu verfolgen - verfolgen Sie den Pfad von + ve über Q1 und dann weiter zu C2. Durch Kurzschließen der Sperrdiode über Q1 wird das gleiche Ergebnis erzielt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beide Diagramme stammen von hier

Danke Russell, das hat wirklich geholfen. Das Design, das ich habe, ist etwas komplizierter, scheint aber dem gleichen Prinzip zu folgen. (Siehe den Teilschaltplan in der aktualisierten Frage.) Wenn Q1 (in Ihren Schaltplänen) kurzgeschlossen ist, sollte ich in der Lage sein, einen Kurzschluss mit einem Multimeter zu messen? Ich bekomme nur den Wert eines Zweigs des Spannungsteilers, der parallel zu den Kondensatoren geschaltet ist.
Komplex. Könnte etwas sein, das einen Treibertransistor hart antreibt. Könnte etwas Spannung benötigen, um es leiten zu lassen. Vielleicht auch woanders :-). Es ist ein Leitfaden, aber leider können Fehler fast überall lauern. Es zeigt ungefähr, wo man suchen muss, wenn es die gleiche Kappe ist, die immer gestresst ist. Daher kann ein Vergleich der beiden Treiberhälften hilfreich sein. Sie werden nicht 100 % symmetrisch sein, aber normalerweise nahe beieinander liegen.
Hallo Russel, danke für deine bisherige Hilfe. Ich glaube, ich komme langsam voran ... Eine letzte Frage zu Ihrer ersten Antwort: Wenn Q1 oder D1 kurzgeschlossen sind, wie ist C2 mit der positiven Schiene verbunden? Der Mittelabgriff der Transistoren ist mit einem Kondensator (in Reihe mit dem Transformator) vom Mittelabgriff der Kondensatoren isoliert, oder? - Vielleicht bin ich etwas langsam in der Aufnahme...
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