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2011年5月 9日(月)

スイッチング電源の修理


 少し前にお預かりしていたSS-330Wというスイッチング電源を修理しました。

 なるほどスイッチング電源らしく、容量の割には大変軽くて小さいです。写真は背景の諸々を避けるために全体が写ってないですがご容赦を(^^;


 症状は「移動で使ってて突然発電機がしんどがったと思ったらプチッと電源が切れてしまってそれっきり。ヒューズが飛んだと思って探したが、どこにあるか分からない」とのことでした。

 ちなみにヒューズはこちら、電源レセプタクルと一体型になってます。これはさすがにご存じなければ分からないですよね。FUSEと書かれてる字が大変小さくて目立たない。

 で、黒く焼けたヒューズをダメ元で入れ替えて通電してみたら、すぐに激しく溶断。


 入力で激しく飛ぶんやからブリッジでもいかれてるかと外してみてみたところ、残念ながらこれはシロ。


 待てよスイッチング電源なんやから入力側に限ったことやないわな、と調べてみたら、ブースト(ファイナル)トランジスタが見事短絡状態に。

 写真は4つのうち2つ外したところ。


 「ここを4つ交換しても直る保証はないですがどうしましょうか」とオーナさんにお伺いを立て、どうせダメ元なんだからできるだけ安く行きましょうと決まり、日本橋をうろつくことがあったら適当に見繕うことに。

 そして見つけてきたのがこちら。元々ついてたのは2SC5352(400V10A80W)、交換候補は2SD2500(600V10A50W)で、カラは少し大きいもののモールドタイプなこともあってかPcが少し低いのが気がかりですが、他にいいのがなかったのでとりあえずこれで行ってみることにしました。


 写真を拡大しないで下さい(^^;;; 少し大きくなってそのままではつかないので元々の基板を削りかけたんですが、暑いこともあって面倒になってヤンペ。横着して普通にパラってしまいました。基板より電流容量稼げるやん! とか自分に言い聞かせながら。

 ところで、いくらファンがついてるとはいえこの大きさの放熱器で連続30Aを謳うのはどうかと思いますがいかがでしょうか。え、スイッチング電源なんやから当たり前って? あ、そうそう、壊れてたのは左右とも下の2つでした。放熱の関係? それとも距離的なもの?


 この状態で各部復旧して通電してみたら、ちゃぁんと電圧が出てきました。そこで大した確認もせずK3をつないでフルパワーにしてみたところ、無事そこそこの電流を流せました。ただ恐いので連続1分くらいしか送信状態にしてません(^^; もっと余裕のある石ならいいんですが…

 そういえば依頼主さんの無線機はK3よりもかなりの大飯喰らいだったような。大丈夫かな(^^; まぁあとは実地でヒートランしていただきましょう! あかんかったらもっと大きい石を探すまでです(開き直りHi)。

投稿者 ji3kdh : 2011年5月 9日(月) 22:22 カテゴリ : 無線 タグ :

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コメント

移動時に同じものを使用しています。
何度か壊れました。

同じところでした。何とか生き返りましたが
最近じわじわと電圧が降下して、
基盤のVRをまわしても13V程度しか出ません、
そのうちと思いつつ1年は経ったかも、
@那覇

投稿者 Vic : 2011年5月 9日(月) 22:55

 早速の情報ありがとうございます。うーん、何度も壊れましたか…石、もっとたくさんゲットしてきた方が良かったかな。それと電圧の件、ちょっとやらしいですね。恐らく発振回路周りなんでしょうけど、ワタクシにはお手上げかも(^^;

投稿者 JI3KDH : 2011年5月 9日(月) 23:05

う〜ん、
パワトラ交換で治る可能性があるのね。悩ましいな・・・

投稿者 jf3ipr : 2011年5月 9日(月) 23:21

 せっかくですからダメ元で、いかが?(^^)

投稿者 JI3KDH : 2011年5月 9日(月) 23:35

こんにちは。

最近のスイッチングレギュレータはスイッチング周波数が最高2.5MHzくらいで、電力変換効率が90%などというのがあります。ただし外付けのパワーMOSFETのON抵抗が数十mΩだったりするのですが。Class-Dアンプでも高効率だから放熱器不要などという製品も出ています。

スイッチング周波数が高いと外付けフィルタのLCを小型にできたり。またスイッチング周波数を一定ではなくスペクトラム拡散して目立つ妨害キャリアを出さないようにしたり。色々あります。

修理した物でも効率75%くらいは行っているのではないでしょうか。

効率75%で出力が13.8V 30Aとして入力552W、出力414W、損失138W、効率80%で損失103.5Wですから、ファンで煽っておけば大丈夫ではないかと思います。所詮アマチュア用、連続って言っても30秒/30秒とか100% Dutyではないのではないかなぁと思います...

投稿者 β教粗 : 2011年5月10日(火) 09:47

 いやー、いつも使ってる5V30Aの産業用スイッチング電源の放熱器(自然空冷)がこれより少し大きいくらいですから、そんなに小さすぎることはないと理屈では分かっているんですが…こんな壊れ方を(頻繁に)するということは、やっぱしどこかに無理があるんやなかろうかと変に疑ってしまいました(^^; それにしてもスイッチング周波数のスペクトラム拡散は知りませんでした。なかなかいい方法ですね! いつも勉強させていただいてありがとうございます!

投稿者 JI3KDH : 2011年5月10日(火) 20:21

PowerMos-FETじゃなく、バイポーラなんですね。所持している汎用電源は未だに全てドロッパー式ばかりなので、トランスがNGにならない限り修理が楽しめます^^

投稿者 JF3DRI : 2011年5月10日(火) 22:35

 そうなんです。FETかなと思って開けてみたら意外にも、でした。設計が古いのかな? 我が家では昔いただいた「5Vのスイッチング電源をシリーズにしたもの」が活躍してます(^^) (類似のものもいくつか)

投稿者 JI3KDH : 2011年5月10日(火) 23:39

あっ、そうそう、SB-1000の不調品ですが、やっとその気になって出してきて俎上(作業台)に載せています。球の製造期間は8735で、フィラメントは灯りましたから大丈夫そうです。

投稿者 β教粗 : 2011年5月11日(水) 05:19

何かと、お忙しいようですね。 SB-1000懐かしい 6Mに改造を頼まれたことがありました。台風の直撃を受けています。

投稿者 Vic : 2011年5月11日(水) 10:33

平良さん ご無沙汰しております。
私もSB-1000は数台、50MHzに改造した憶えがあります。

今回のはAC100V動作で、後付けのステップスタートがうまく行かないということだったのですが、よく見たらステップスタートのディレーリレーや直列抵抗を短絡するパワーリレーが全部AC200V用だったので動作しなかっただけ、ということのようでした。

AC200V結線にして、回路をチェックしてバラックで動かしたらフィラメントが煌々と光り、高圧メーターが振れました。200V結線のせいか3500VのEpメータが振り切ります。球のプレートキャップからパラ止めを外し、Epを印加せずにエージングしています。

投稿者 β教粗 : 2011年5月11日(水) 12:17

杉山さん こんにちは、SB-1000は何度か遭遇しましたが、何れもEPが高めでメーターが振り切る傾向にあったように記憶しています。それにSW ON時のブンという突入電流の音、気になりました、ステップスタートの工夫がアメリカでもずいぶん記事になっていましたねデザインがヒースではなくアメリトロン風なのでOEMかと思ったほどですが真相はわかりません。

投稿者 : 2011年5月11日(水) 12:35

 β教粗さま:冬に向けてのご準備ですね! さすがにKD6×5より多少は余裕がありそうです。90年代より前のタマだそうで、どの程度仕事してくれるか楽しみです。

 平良さん:SB-1000は構成が単純でタマ周辺が広々としてますから、いじくるには持ってこいだったと思います。台風一号、それほど大きくないものの直撃だったようですが大丈夫でしたでしょうか。

 名無しさま(&皆さま):実は先日こちらのSB-1000を久しぶりに通電させてみたら、電源部分からプスップスッという不規則な異音が発生したので慌てて調べてみたら、ケミコンが一個だけ完全に容量抜けしてしまってました。大事に至る前に改修して通電させたら、200Vちょうどの入力で3400Vを指示してます。JA向けのトランスかどうか定かではないんですが、230Vを突っ込んだら完全に振り切ってしまうでしょうね。どうもメータの割付にちょっと問題があると言えるかも知れません。そうそう、『ブン』は精神衛生上もあんまりいいものではないですね。β教粗さまのところでも実装なさっているように、やはりステップスタートは載せておきたいところです。

 デザインはなるほどそれまでのヒースとは様子が違いますが、HL-2200を考えると逆にアメリトロンがSB-1000を引き継いだのかなと勝手な想像をしておりましたが、いずれにしてもそっくりですね。

投稿者 JI3KDH : 2011年5月11日(水) 17:55

杉山さん 名無しは私書き込むのを忘れました。失礼しました。

投稿者 Vic : 2011年5月11日(水) 18:21

こんばんは。こちらも現在大雨で、カッパを着て雨水タンクのホースの配管替えをしてきたところです。

名無しさん、スミマセン。私は杉山はんではありません。同好の志、と言うところでしょうか。

くだんのSB-1000、200V結線のステップスタートはうまく配線し直して動いたので、プレートキャップの所で高圧を外し、フィラメントだけ点灯して悦に入っておりましたが、でわ、いよいよ... とプレートキャップにパラ止めを接続して、インターロックスイッチを指で押して、POWER ON! すると球が... 

あ゛ーーーーーーーー ピンク色やーーーーー

幸い、ステップスタート中で一次側に20Ωの抵抗が入った状態だったので被害はありませんでした。

やっぱりうちも高圧は無負荷で3400〜3500V出てます。

現在、倍電圧整流を半波整流にして1700V(負荷時1500Vくらい)にし、念のためバイアスダイオードは短絡し、送信状態にすると、放電もせず、ゼロバイアスで60mA流れます。このまましばらく送信状態にして二分くらい経つとプレートが少しずつ赤みを増し、それにつれて電流が200mAくらいに増加、すると、またピンク色の放電がそこここで見えるようになります。これでもかなり良化したようです。

また別のアイディアもありますので、しばらくエージング(この場合はベーキングですか)してみます。

対策が判らなかったらこのまま寝込んでしまう所でしたが(笑)、杉山さんと西村さんの記事が大いに参考になりました。有難うございました。

投稿者 β教粗 : 2011年5月11日(水) 18:26

 平良さん:了解です。どうか気になさらずまたどんどんお寄せいただければ(^^)

 β教粗さま:なんと、それはまた手がかかりそうですね。87年でもダメでしたか…うまく復活できますことを願っておりますが、どうしても蘇生できなかったらこちらで余ってるタマを試していただければと思いますので、またおっしゃって下さい。

投稿者 JI3KDH : 2011年5月11日(水) 20:45

β教粗さま
あらら、87年モノでもガスってますか・・。ガス吸着、プレート電流がドカンと流れる寸前に慎重に持っていくテクニックが必要でヒューズを何本飛ばしたことか・・・。
1600Vぐらいで、可変できる定電流源(ドカンと流れる前に電流制限)を考えてみたのですが、そんな電圧に耐えられる半導体が見つからず、断念しました。
うまく吸着できることを私も願ってます。

投稿者 JF3DRI : 2011年5月11日(水) 21:24

またまた やってしまいました 南国のお調子モノです
失礼いたしました。
よろしくお願いいたします。こちらにも球はありますデッドストックです。 お試しになるようでしたらいつでもお知らせくださいませ。お送りいたします。

投稿者 Vic : 2011年5月12日(木) 00:41

やっとの見込めました
教祖様人おが悪い、お久しぶりです お手柔らかに
お願いいたします、田舎モノですブログの初心者です。

50は台風シーズンが終わってから立ち上げます。
ベーター教祖まさかご本人とは別の方だと思っていました。

投稿者 Vic : 2011年5月12日(木) 01:28

さらに板を汚してすみません 呑み込めました。

投稿者 Vic : 2011年5月12日(木) 01:43

杉山さん 有難うございます。
何せ、この現象、見た目が派手なので驚きますね。ポッだかパフだか音もしますし(笑)。もし完全に壊れましたらお願いすることもあるかと思いますが、以下のように、段々良化しております。

西村さん 有難うございました。
球は、昨日の午後、ピンクボールになることが判明、その後、半日程度のバーンイン(ベーキング)で、ベースIpが赤熱時でも60〜80mA前後に安定してきて、ピンクの放電も起きにくくなってきました。

プレートの赤熱→Ipの暴走のメカニズムが面白いですね。プレートが赤熱→ガスがイオン化(活性化)→部分的な放電→Ipの増加 なのだろうと思いますが、このベーキング過程ではプレートの材料が高温になることと、ガスが活性化しないと効果が低いと思われるので、効率的なベーキングのためには暴走寸前のIpを保つことが必要なように思います。

電流制限機能については、電源と球の間に適当な値のホーロー抵抗を入れれば、ラッシュを防ぐのと、球の臨界状態(笑)を保つ上で有効なように思います。今後、プレート電圧を元に戻して実験する場合は、抵抗を入れてみようと思います。

平良さん おはようございます。
その節は色々お世話になりました。とうとう一度もぶがべあーにはお邪魔できませんでしたが... 
この春の太陽活動と電波伝搬を見ると、VKなどTEPが割合戻ってきているので、もう少し上がれば、また沖縄にアフリカが入感し始めるでしょうね。楽しみです。

投稿者 β教粗 : 2011年5月12日(木) 07:43

 平良さん:こちら大阪では雨は止みましたがちょうど風が強い時にあたってしまい、難儀しておりました。

 β教粗さま:なんとか希望が持てそうな感じですね。「臨界状態」を保つのは右手一本にかかっている状態だと思いますが(^^; それと緩衝抵抗を入れる適当な場所、ありそうでなかなかないですよね。こちらでもどこに設置しようかと思案しているところです。

投稿者 JI3KDH : 2011年5月12日(木) 19:48

杉山さん おはようございます。
昨日の夕方、高圧を倍電圧整流に戻して3400〜3500Vにして、電流制限抵抗はパラ止めとプレートキャップの間に宙ぶらりんで入れました。

これで送信状態にするとゼロバイアスなので100mAくらい流れ、この状態では放電は全くありませんが、だんだんと電流が増加して200mA付近から派手にピンク色の放電が起きます。怖いので放電が大きくなる前に送信状態を解除するわけですが、しばらくやっていたら抵抗がパンクしました。

ガスが減少していくにしたがって、最適な電流はだんだんと変化していくはずですし、制限抵抗による放電の安定化には、値を結構選ばなければならないようです。

これとは別に、球やその他、高圧電源の負荷が地絡したときの保護に、30〜50Ωくらいの直列抵抗を入れようと思いますが、これの安全な設置スペースがないのでどうしようかと思っています。

次は、高圧をまた半分に戻し、グリッドにプラスのバイアスを掛けてプレートの赤熱を実験してみます。

投稿者 β教粗 : 2011年5月13日(金) 07:25

今回の件は、私のホームぺージに記事を書きました。
その中で西村さんの当該ページも紹介させていただきました。

投稿者 β教粗 : 2011年5月13日(金) 12:45

 いやー、何度も読み返させていただいております。ステップスタートとか緩衝抵抗(厳しい位置関係ですね!)とか、それに各部の補修なども、せっかくですから大いに真似させていただこうと思います。ありがとうございます。

 ところで…不勉強なので定かではないのですが、「ガス」はやはり窒素と酸素の混合物(=空気)と考える方が妥当なように思いますが。。。ワタクシ、なにか大外ししてます??(^^;;

投稿者 JI3KDH : 2011年5月13日(金) 21:42

β教粗さま
ガス吸着、がんばってらっしゃいますね。「うんうん」手に取るように良くわかります。内部放電が激しくなると、流れる電流はプレート損失して赤熱されず、まるで定電圧放電管のような挙動となってしまうのでやっかいです。
本来の損失、すなわちプレートで300W〜350W程度まともに消費してくれる(プレート全体がオレンジ色に染まってくれる)まで、ガス吸着が進めば、元に戻る確率が高いのですが、とうしてもその領域に達せず(ガスが多すぎて)断念したタマも数多くあります。

ブログのオーナさま、別の話題に飛んでしまって申し訳ありません。

投稿者 JF3DRI : 2011年5月13日(金) 21:52

 いえいえとんでもございません。ワタクシ自身興味のある内容ですし、このような脱線なら大歓迎です(^^)

投稿者 JI3KDH : 2011年5月13日(金) 22:53

杉山さん 西村さん 有難うございます。脱線失礼致しました。

状態は少しだけ良化したようですが、まだまだです。今日は電流制限抵抗を1kΩ50W×2にしてヘンリーのシロッコファンで吹くようにしたので、これで安定してベーキングできそうです。

放電がピンク色なので、ガスは窒素と思っていました。オーロラと同じで、酸素だったら普通は緑、希薄になると赤だそうですが、酸素はゲッタによって一番に吸着されるのだろうと思います。

やればやるほど良化しているようなので、今後が楽しみですが、もし壊れたらリアパネルにヘンリーのシロッコファンを付けて4CX1000Aバージョンにしてやろうと思います(笑)。

投稿者 β教粗 : 2011年5月14日(土) 18:04

 なるほど「酸素が先に吸着」でしたか! やっぱり想像力が全然足りてませんでしたね(^^;;; 4CX1000Aはもちろんネタだと思いますが、どうせヒータトランスまで別置きになさるならやっぱしここは8877かGS35Bでお願いします(^^) (元々はこちらで出番のない4-400Aを供出させていただこうと思ってました)

投稿者 JI3KDH : 2011年5月14日(土) 20:26

 続編も楽しく読ませていただいております。なかなか恐くて真似できませんが…相当ガス化が進んでいたようですね(^^;

投稿者 JI3KDH : 2011年5月14日(土) 21:28

実は私も同じ物を所有しています。もう一台メーター1個?のタイプも移動用に所有。301SXだったかな?

壊れたら送りますので、よろしく!(^^;

しっかし、最初のコメントがVicさんだったので、驚いた。hi

投稿者 JK6SEW : 2011年5月26日(木) 21:13

久保さん
こんにちは やってますね、
少し無線の虫がうずきだしました よろしくお願いいたします。

投稿者 Vic : 2011年5月27日(金) 12:14

 久保さん:似たような石を手配して張り替えるだけですが、もちろんいつでもどうぞ! でもなんで壊れるんでしょうねぇ。安易にパスコンなんか入れると逆効果かも知れず、ただ飛ばないことを祈ってるしかないのかな。今回のブツは返送するまでもない(次に会った時の手渡しでよい)とのことですので、こちらで何かを動かす時に使ってみたりしてますが、今のところメータ読みで20A程度の断続であれば問題なく動いているように見えます。

 平良さん:ひょっとして久保さんにとっては「知りすぎた男」でいらっしゃるとか??(^^)

投稿者 JI3KDH : 2011年5月28日(土) 04:48

「知りすぎた男」なんて事はありませんよ。(^^;
よ〜くご存知である事は間違いありませんが。hi

投稿者 JK6SEW : 2011年5月29日(日) 22:00

 なぁんだ、それは残念(なんのこっちゃ)

投稿者 JI3KDH : 2011年5月30日(月) 20:44

 その後自宅で無線機の試運転などに利用させていただいたあと納品させていただいたんですが、先日のFDで使用中にまた壊れたとご連絡いただきました。幸い予備をお持ちだったようでスコアにそれほど響かずに済んだようですが、ちょっといけませんねぇ。回り込み? 放熱?

 この手の電源はやっぱり業務用のが無難なようですね。

投稿者 JI3KDH : 2011年8月 8日(月) 19:47

ちょっと気になったので石の規格を調べてみました。

--- 2SD2500 ---
アプリ:HORIZONTAL DEFLECTION OUTPUT COLOR TV
1. Vcbo=1500V, Vceo=600V, IC=10A
2. Rise time=規定無し Fall time=0.7μs(max)
3. Collector-Emitter Saturation Voltage VCE (sat) (at IC=6A,IB=1.5A 3V(max)

--- 2SC5352 ---
アプリ:Switching Regulator and High-Voltage Switching
Applications High-Speed DC-DC Converter Applications
1. Vcbo=600V, Vceo=400V, IC=10A
2. Rise time=0.5μs (max), Fall time=0.3μs (max)
3. Collector-emitter saturation voltage VCE (sat) (at IC=4A,IB=0.5 A) 1V(max)

2SD2500は、VcboがデカイことからもカラーTVの水平出力用ですね。(6JS6, 6KD6と同じ^^)
スイッチング用途に重視されるスイッチングタイムと、CE飽和電圧が大きく異なっているので壊れたものと思われます。規格にあるVce(sat)条件が異なるので両方を「4A流すもの」と仮定して簡略計算すると2SD2500は 4A x (3*4÷6)V = 8W, 一方 2SC5352は 4A x 1V = 4W で倍の損失(発熱)となることがわかります。スイッチング時間も長いので、こちらでも損失が発生・・・という訳で、スイッチング用の石を使う必要があると思われます。
ちなみにPowerMOS FETではON抵抗が重要。Vdss=数十ボルト程度のものならミリオームオーダで、メカニカルスイッチより小さいのもありますが^^

投稿者 JF3DRI : 2011年8月 9日(火) 19:26

 ご指摘ありがとうございます。いやー、またまた無知さをさらけ出してしまいましたね(^^; さすが、2SCと2SDの違いはダテではなかったようですね。スイッチング時間もさることながら、コレクタ・エミッタ間飽和電圧については全くノーマークでした(無知とは恐ろしい)。

 しかし、裏を返せばやはり前回そして今回ともに、どうも放熱が良くない(あるいは負荷に対する余裕がない)のが原因と言えそうですね。オーナさまともう一度打ち合わせさせていただくことにします。

投稿者 JI3KDH : 2011年8月 9日(火) 22:32

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