9260 Endstufenplatine und Treiberplatine

Das ist alles sehr plausibel, und passt zu den verwendeten Transistoren bei Saba: Die BD 417 / 418 haben ja ihre eigenen kleinen Kühlfahnen (anders als die BD 139 / 140), und anscheinend reichen die genau aus. Passt auch dazu, dass bei Umbauten auf BD 139 / 140 kleine Kühlbleche (Alustreifen, ca. 2x3 cm) offenbar reichen (s. Beitrag von Mia weiter unten).

Michael

Hallo die Runde ,

ich hatte bei mein Gerät 9260 im Jahre 2019 einen Endstufenschaden , und musste auch auf die BD139 / 140 umrüsten .
Anfangs hatte ich den einen Treiber ohne Kühlfähnchen ausgestattet , da hatte ich schon berichtet darüber , das es Probleme gibt mit der Ruhestromeinstellung weil es davon läuft .
Dann hab ich den Kollegen eine Fahne spendiert , und dann war ruhe .

sieh Bild , so hab ichs praktiziert , auch noch zu sehn sind die Dioden die noch 4001 waren , aber die sind Geschichte hatte noch 1n4148 zu hause die schon fast 40 Jahre alt sind von meiner Arbeitsstelle damals Philips .
hab jeden einzeln ausgemesen , Ich mess fast alles was ich verbaue . Wenn ich was kaufe egal was gibts eine Eingangsprüfung .

Roger, das mit den 80 V stimmt, aber die meisten der eingesetzten Transistoren können tatsächlich mehr. Darum sind eher wenige an Überspannung gestorben. Trotzdem setze ich bei Reparaturen nur den Typ C ein --- egal, ob NOS von TI oder neue von ISC. Hatte damit bisher keine Probleme.

Michael

Stimmt, aber ich habe doch meist knapp über 40 Volt. Das war aber nicht, was ich meinte: Ich habe noch einen Beutel mit Transistoren von TI, auch NOS, Typ B. Die sind eigentlich knapp, aber es ist wohl so, dass die meisten von denen etwas mehr aushalten, als nach Datenblatt zu erwarten ist.

Bei Transistoren aus aktueller Fertigung würde ich mich darauf nicht verlassen wollen, und daher ist der Typ C besser geeignet. Aus Reinhard's Beitrag geht hervor (was Du dann sicher bestätigen wirst), dass ISC einwandfrei läuft. Da die
gut passen, eine günstigere Kühlfläche haben, und zudem gut und preiswert verfügbar sind, nehme ich die jetzt.

Michael

Hallo Roger,

in Deinem o.g. Test beheizt Du das Kühlblech gleichmässig. Das ist eine ähnliche Situation wie das ganzflächige Beheizen mit einem Fön. Dabei spielt die Wärmeleitung von den Treibern aussen zum Ruhestromtransistor in der Mitte keine Rolle mehr. Ist also nicht das Gleiche wie realer Betrieb, wo die schlechte Wärmeleitung nur von den Kühlblechenden her den Ruhestromtransistor erreichen muss. Du bekommst mit Deinem Test vermutlich ein Ergebnis, das ähnlich zu dem sein müsste, als sässen Treiber und Ruhestromtransistor mit fast perfekter Wärmekopplung direkt nebeneinander.

Gruß
Reinhard

Saba-oldie schrieb:

in meinem o.g. Test habe ich gar kein Kühlblech.

Dann weiss ich nicht, was Du gemacht hast.
Du hattest geschrieben: "Die Erwärmung des Kühlblech der Treiber und des Ruhestromtrans. erfolgte heute durch Stromfluss durch das Kühlblechs, sodass möglichst konstant geheizt werden konnte. Das Ergebnis und den Versuchsaufbau kann man am Bild ablesen."
Dein Bild mit Skizze zeigt die Treiber und den Ruhestromtransistor auf dem Kühlblech, das uniform beheizt wird.

Darauf bezog ich mich.

...und "eher ist das nicht so."
Was ist eher nicht so?


Noch zum von mir ausgerechneten Wärmewiderstand des 10 cm x 2 cm x 0,5 cm Kühlblechs von 66 K/W:
Mit dem Analogmodell, das Christian vorgestellt hat, berechnet sich mit dem höheren Wärmewiderstand die gleiche Temperaturdifferenz zwischen Treiber und Ruhestromtransistor von 4 °C wie bei 40 K/W, die Christian eingesetzt hatte. Nur dauert es mit 66 K/W gut doppelt so lange, bis sich diese Differenz konstant einstellt, nämlich ca. 600 s. Sonst ist kaum ein Unterschied.

Bei sehr guter thermischer Kopplung von Treiber und Ruhestromtransistor (d.h. nur 3 K/W Wärmewiderstand des gemeinsamen Kühlblechs) stellt sich nach Simulation mit Christians Modell der stationäre Zustand schon nach ca. 30 s ein (bei noch besserer Wärmeleitung natürlich noch schneller, ggf. in nur wenigen Sekunden), aber die Temperaturdifferenz zwischen Treiber- und Ruhestromtransistor wird dadurch nicht verändert, bleibt immer noch bei 4°C.



Temperaturgleichheit kann sich auch bei perfekter Wärmeleitung nicht einstellen, nur schnelleres Erreichen des stationären Zustands. Auch wenn das Blech dieselbe Temperatur wie das Package des Treibertransistors hätte, also bei sehr geringem Wärmewiderstand, bleibt der nicht unerhebliche Widerstand des Wärmeübergangs zwischen dem Die und Package (zur Kollektorfahne) und über die el.Isolation (Glimmer-, Silikon- oder Kaptonfolie, Wärmeleitpaste) zum Kühlblech bei den Transistoren und die Wärmekapazitäten. Das bedeutet, dass die Die-Temperatur des Treibertransistors immer höher sein wird als die Temperatur des Kühlblechs. Das sind mit den von Christian für das Analogmodell genannten Randbedingungen 4 °C. Der Treibertransistor liefert ständig Wärme nach und das Kühlblech dissipiert einen Teil davon durch Konvektion und Strahlung und "absorbiert" einen weiteren Teil aufgrund der Wärmekapazität. Nur der Rest führt zur Erwärmung des Ruhestromtransistors.

Wenn man die Transistoren "huckepack" gleich ausgerichtet jeweils mit der Vergussmassenseite eines Transistors an die Kollektorblechseite des anderen, zusammenschraubt, hat man keine gute thermische Kopplung, denn der Wärmewiderstand des ca. 3 mm dicken Packaging (Epoxy-Moulding Compound) ist ungleich höher als der Wärmewiderstand, den man über Kontakt der metallischen Kollektorflächen über eine Glimmerscheibe/Wärmeleitpaste, Silikonpad oder Kaptonfolie an ein gemeinsames Kühlblech bei enger Anordnung nebeneinander oder unmittelbar gegeneinander hätte.

Gruß
Reinhard

Rogers Ansatz, Wärmeenergie gleichmäßig über die Widerstandsheizung des Kühlbleches zuzuführen, ist meines Erachtens clever gewesen. Die oben gezeigte einfache Modellierung des Kühlbleches kann man auch erweitern und z. B. das Blech in drei Segmente teilen. Jedes hat dann einen eigenen, dreimal so hohen Wärmewiderstand wie ursprünglich gegen die Umgebung, ein Drittel der Wärmekapazität und ist miteinander verkettet mit einem Widerstand, der sich aus der spezifischen Wärmeleitfähigkeit, der Länge des Segmentes und dessen Querschnitt ergibt. Diese Verkettungswiderstände sind wesentlich kleiner als die zur Umgebung, z. B. 3 K/W --> innerhalb des Bleches ist die Wärmeleitung relativ gut.
Das ist dann sozusagen eine Finite-Elemente-Analyse sehr grober Art.
Die Segmente lassen sich mit je einem zusätzlichen Wärmestrom versehen. Rogers Heizung, die gleichmäßig auf alle drei Elemente des Bleches wirkt, aber auf nichts anderes.

Ergebnis: Die Temperaturdifferenz zwischen Treiber und Ruhestromtransistor mit und ohne diese Zusatzenergie ist nahezu identisch. Außerdem stellt sich ein Temperaturgradient über den Kühlkörper ein. Links am Treiber ist er ein wenig wärmer als rechts, am Ruhestromtransistor. Die Temperatur ändert sich mit Zuschalten der Heizung nach 300 s jedoch deutlich. Also genau so, wie zur Verifizierung des Simulationsergebnisses gewünscht.

Wenn Modell und Realität hier nicht zusammenpassen, liegt es also eher an nicht korrekten Modellannahmen. Ich vermute stark, dass die realen Änderungen von Ube und Beta mit der Temperatur und vor allem ihre Unterschiede zwischen einzelnen Exemplaren einer Treiberfamilie nicht sauber in den Modellen abgebildet sind.

Was aber gültig bleibt: Eine gute thermische Kopplung zwischen Treibern und Ruhestromtransistor wird die Temperaturabhängigkeit des Ruhestroms stark dämpfen, da sie Temperaturunterschiede zwischen PNP und NPN weitgehend stabil hält.

Viele Grüße,
Christian

chriss_69 schrieb:

Eine gute thermische Kopplung zwischen Treibern und Ruhestromtransistor wird die Temperaturabhängigkeit des Ruhestroms stark dämpfen, da sie Temperaturunterschiede zwischen PNP und NPN weitgehend stabil hält

Der Kreis schliesst sich.

Und was gibt die beste und "schnelle" thermische Kopplung? Ein kleines Kupferblech, nicht zu dick und zu dünn (ich würde ca 1 mm stark vorschlagen), das wie in der Saba Originalausführung Treiber und Ruhestromtransistor thermisch koppelt. Cu hat ca. doppelt so große Wärmeleitfähigkeit wie Al.

Die Ergänzung des zweiten Treibertransistors mit einem kleinen Kühlblech, wie von Mia gezeigt, ist nach ihrer Erfahrung mit BD139/BD140 günstig. Ich bin zusammen damit wieder fast zurück bei der SABA-Originalausführung, zusätzlich mit den vorher schon vorgeschlagenen kleinen Mods zur Stabilisierung gegen Schwingen.

Gruß
Reinhard