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Hilfe bei der Fehlersuche

Anlaufprobleme von Netzteilen richtig beheben

1. April 2016, 9:55 Uhr | Robert Taylor, Ryan Manack

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Detaillierte Vorgehensweisen bei der Fehlersuche

Hat man verifiziert, dass das IC an seinen Eingangs- und Enable-Pins die richtigen Spannungen erhält, muss im nächsten Schritt festgestellt werden, ob das IC zu starten versucht. Auch wenn das Multimeter 0,0 V anzeigt, kann es sein, dass der Baustein vor dem Shutdown zu schalten begonnen hat. Zur Überprüfung dieses Sachverhalts werden Oszilloskop-Tastköpfe am Schaltknoten, an der Eingangsspannung, an der Ausgangsspannung und am Enable-Pin platziert. Das Oszilloskop wird nun auf normale Triggerung auf den Schaltknoten geschaltet, und der Zoomfaktor auf der x-Achse wird auf ca. 1 ms/div. eingestellt. Man setzt nun das Board unter Spannung und überprüft, ob das Oszilloskop triggert. Ist die Triggerung erfolgreich und erscheint eine Kurve, hat das IC versucht, den Ausgang zu laden. Möglicherweise schaltet das IC wegen eines Kurzschlusses ab. Klemmen Sie die Eingangsspannung vom Eingang ab und messen Sie die Impedanz zwischen Ausgang und Masse (GND). Stellen Sie hier einen Kurzschluss oder eine unnormal niedrige Impedanz fest, muss die Ursache hierfür ermittelt werden.

Das Anheben der Induktivität kann helfen, den Ausgangsknoten vom IC zu isolieren. Liegt der Kurzschluss am Ausgang vor, sind möglicherweise kurzgeschlossene Ausgangskondensatoren die Ursache. Befindet sich der Kurzschluss dagegen auf der dem IC-Seite zugewandten Seite der Induktivität, kommen mehrere Ursachen in Frage. Der erste Schritt zum Einkreisen des Kurzschlusses besteht darin, Bauelemente am kurzgeschlossenen Knoten zu entfernen. Führt diese Maßnahme nicht zum Erfolg, können eine Stromversorgung und eine Wärmebildkamera helfen, die genaue Lage des Kurzschlusses zu finden. An der Stromversorgung wird eine Strombegrenzung auf wenige Ampere aktiviert, bevor es an die kurzgeschlossenen Anschlüsse angeklemmt wird. Dabei ist darauf zu achten, dass alle an diesem Knoten liegenden Bauelemente die angelegte Spannung verkraften. Anschließend wird mithilfe der Wärmebildkamera festgestellt, an welcher Stelle sich die Leiterplatte erwärmt. Zum genauen Einkreisen der Ursache kann ein Mikroskop verwendet werden.

Macht das Netzteil keine Ansätze zu schalten, muss untersucht werden, ob alle Halbleiter richtig eingebaut und nicht defekt sind. Insbesondere die Impedanzen der MOSFETs gilt es zu prüfen. Die Gate-Source- und die Drain-Source-Impedanzen sollten hoch sein. Als nächstes werden mit der Dioden-Messfunktion des Multimeters die Body-Dioden aller MOSFETs durchgemessen. Die Spannung an der Drain-Source-Body-Diode der MOSFETs sollte im Bereich zwischen 0,3 V und 1 V liegen. Wird zwischen diesen Anschlüssen ein Kurzschluss festgestellt, ist der Baustein defekt und muss ersetzt werden. Anhand der Flussspannung der übrigen Dioden in der Schaltung kann festgestellt werden, ob die Bauelemente richtig herum eingebaut sind.

Mit Softstart-Schaltungen lässt sich erreichen, dass die Ausgangsspannung eines Netzteils nach dem Einschalten kontrolliert ansteigt. Meist kommt hier eine Stromquelle zum Einsatz, die einen Kondensator auflädt. Sollte dieser Kondensator einen Kurzschluss aufweisen oder auf Low gehalten werden, hindert dies das IC am Schalten.

In einigen Fällen läuft das Netzteil an und versucht zu regeln. Hierbei ist es wichtig, über die in den Controller integrierten Schutzfunktionen Bescheid zu wissen. Vorhanden sein können ein Überspannungsschutz (Overvoltage Protection - OVP), ein Unterspannungsschutz (Undervoltage Protection - UVP), ein Überstromschutz (Overcurrent Protection - OCP), eine Unterspannungssperre (Undervoltage Lockout - UVLO) und ein Übertemperaturschutz (Overtemperature Protection - OTP).

Schaltet das Netzteil und die Ausgangsspannung steigt mit einem anschließenden Überschwinger an, könnte der Überspannungsschutz angesprochen und den Controller abgeschaltet haben. Überprüfen Sie, ob der obere Feedback-Widerstand korrekt eingebaut ist. Die UVP-Funktion kann ansprechen, wenn die Ausgangsspannung nicht innerhalb der vorgesehenen Zeit ansteigt. Hierzu kann es kommen, wenn während des Hochfahrens ein Überstrom-Ereignis vorliegt oder wenn die Versorgungsspannung kleiner ist als die Soll-Ausgangsspannung. Gerät das Netzteil in eine Überstrom-Situation, löst es unter Umständen nicht de UVP-Funktion aus, jedoch kann es über eine andere Schutzfunktion verfügen (z. B. Voltage Foldback, Hiccup-Modus oder Abschalten des Bausteins).