Temperaturen an Widerständen

[RaumKlang]

Moin moin,

da es hier grade auf der Arbeitsplatte heiß her geht und ich ein ähnliches Problem schon mal bei einem Pult hatte (dieses Mal ist es allerdings ein HiFi-Verstärker), sei die Frage an die studierten Elektroniker gestattet:
Wie heiß darf ein Widerstand eigentlich im Betrieb werden?

Im aktuellen Fall habe ich mir an einem Vorwiderstand (Längsregler mit 5,1V Zener) glatt die Pfoten verbrannt. Das Ding ist innerhalb weniger Sekunden auf gut 130°C (mittels Schätzeisen am Gehäuse gemessen) und muß grob überschlagen etwa 2,3W vebraten (~27,xx V, 330 Ohm).
Problem an der Sache: Ich sehe eigentlich nicht ein, für das bisschen abgerufene Leistung einen Widerstand so zu quälen und überlege statt dessen schlicht einen Festspannungsregler mit ein klein wenig Hühnerfutter zu verbauen.
Zumal im konkreten Fall das Basismaterial schon reichlich gebräunt ist und in unmittelbarer Nähe 85°C Elkos rumstehen...

Zweiter Fall ist ebenfalls ein Regler aus einem Pult, bei dem mir dieses Verhalten auch schon aufgefallen war. Auch hier wird der Vorwiderstand eher heiß als warm.
Die Ausgangsspannungen stimmen übrigens in beiden Fällen. Kein Ripple, kein Zucken. Frage mich allerdings, ob das so muß

 

[sKu]

Was ist denn das für ein Widerstand?
Normale Kohleschicht-Widerstände können üblicherweise bis über 200°C ab...

Hast du mal nen Bild von dem Widerstand? Ist der überhaupt für 2W+ gedacht?? Ansonsten wäre der Straight-Forward-Ansatz: Parallelschaltung bzw Reihenschaltung von weiteren Widerständen um die Last zu verteilen...

 

[RaumKlang]

Normale Kohleschicht-Widerstände können üblicherweise bis über 200°C ab...

Ja, mittlerweile habe ich in diversen Datenblättern auch Angaben zwischen 200 und 250°C gefunden.
Ist Kohleschicht.

Hast du mal nen Bild von dem Widerstand? Ist der überhaupt für 2W+ gedacht?? Ansonsten wäre der Straight-Forward-Ansatz: Parallelschaltung bzw Reihenschaltung von weiteren Widerständen um die Last zu verteilen...

Ja, da ist ein 3-Wätter verbaut, der auch so im Schaltplan von Marantz steht. Dummerweise kann ich nicht sagen ob das Ding schon immer so heiß wurde (in dem Fall wäre der Austausch gegen einen 5 oder 10W-Typ angesagt. Ansonsten dürfte irgendwas eine grobe Macke haben, an der Schiene hängen aber eigentlich nur ein paar LEDs.

 

[Carl]

Das wird leider in vielen Fällen aus Kostengründen so verbaut.
Nimm mal eine DAP Palladium Endstufe und gib einen Sinus mit voller Amplitude drauf: Dann stinkt das Ding und dir brennt eine Runde 2-Watter durch, die die Stromversorgung für die OpAmps machen.

 

[elkulk]

... muß grob überschlagen etwa 2,3W vebraten (~27,xx V, 330 Ohm). ...

Hallo Sebastian,

2,3W mit einem 3W-belastbaren Widerstand verbraten geht rechnerisch - schön ist was anderes.

Wenn ich das lese - ~27V, die damit runter-"geregelt" werden - da wurde einfach Geld für eine zusätzliche Trafowicklung gespart.


Gruß
Ulrich


edit:
Nur LEDs hängen hinten dran? Haben die nochmals Vorwiderstände? Mit welchem Wert?
- Vllt könntest Du diese erhöhen, ohne dass die LEDs zu viel Helligkeit einbüßen. Auch low-current-LEDs könnten im Austausch etwas bringen (wenn nicht schon welche verbaut sind).

Du kannst ja mal zuerst ausrechnen, wieviel Milliampere pro LED derzeit anfallen, um abzuschätzen, ob es bereits low-current-LEDs sind und ob größere Vorwiderstände noch etwas bringen könnten.

 

[RaumKlang]

Wenn ich das lese - ~27V, die damit runter-"geregelt" werden - da wurde einfach Geld für eine zusätzliche Trafowicklung gespart.

Sieht so aus. Die entsprechende Wicklung (+/- 23,3V) versorgt mehrere Schienen (+28V, +/-15V und +5V).

- Vllt könntest Du diese erhöhen, ohne dass die LEDs zu viel Helligkeit einbüßen. Auch low-current-LEDs könnten im Austausch etwas bringen (wenn nicht schon welche verbaut sind).

Du kannst ja mal zuerst ausrechnen, wieviel Milliampere pro LED derzeit anfallen, um abzuschätzen, ob es bereits low-current-LEDs sind und ob größere Vorwiderstände noch etwas bringen könnten.

Das Problem ist ein anderes: Die Schaltung scheint ja fast 20 Jahre korrekt funktioniert zu haben und ohne dass sich etwas an dem Gerät geändert hatte, wird nun der Widerstand heiß.
Evtl. hat auch der Siebelko im Regler einen weg, den werde ich nachher mal tauschen. Schauen wir mal, was dann passiert.

 

[elkulk]

Hallo Sebastian,

diese beiden Aussagen ...

... Dummerweise kann ich nicht sagen ob das Ding schon immer so heiß wurde ...

vs.

... Die Schaltung scheint ja fast 20 Jahre korrekt funktioniert zu haben und ohne dass sich etwas an dem Gerät geändert hatte, wird nun der Widerstand heiß. ...

... widersprechen sich ja irgendwie. - Andererseits werden die nicht umsonst einen 3W-Widerstand verbaut haben. Hier muss also schon immer ein nicht ganz geringer Strom geflossen sein.

Klären könntest Du das, indem Du mal nachrechnest, ob denn die weiter oben von Dir angegebenen 2,3W realistisch über die LEDs zusammenkommen können.

Wenn nicht, wäre zu klären, wie da sonst Strom durchkommt.


Gruß
Ulrich


edit:
Hängt dieser Schaltungsteil also an der einen Seite der +/-23,3V-Wicklung? Oder an beiden zusammen?
Wenn nur an einer Seite erscheinen mir die von Dir genannten 27,xxV realistisch (da Du einen Siebelko nennst offensichtlich gleichgerichtet - Einweg? Brücke?)
- Ein Schaltungsausschnitt wäre hier sehr hilfreich ...

 

[RaumKlang]

Verdammt, jetzt ist grade der Feuerfuchs abgeschmiert, als ich den Anhang einbauen wollte. Die restliche Anwort ist natürlich weg :-/

- Ein Schaltungsausschnitt wäre hier sehr hilfreich ...

Siehe Anhang.
Heißer Kandidat ist R804.

 

[elkulk]

Hi,

aus der Schaltung ergibt sich, dass aufgrund des hohen Spannungsabfalls an R804 aufgrund der Zenerdiode D809 dahinter tatsächlich mehr als 2,2W in Wärme umgesetzt werden müssen.
Liegen tatsächlich 5,5V dahinter an? Wenn weniger als 5,5V anliegen, wäre das ein Hinweis auf einen Defekt.

Sonst scheint mir das alles in dem Bereich korrekt.

Dann wären noch die LEDs zu überprüfen? Oder Du lötest mal R804 einseitig raus und misst den tatsächlich fließenden Strom. Oder hattest Du das bereits?


Gruß
Ulrich


edit:
Am besten wäre es wohl, eine kleine Zusatzplatine mit einem Spannungsregler und passend dimensioniertem Kühlkörper anstelle von R804 und D809 einzubauen.

 

[RaumKlang]

Liegen tatsächlich 5,5V dahinter an? Wenn weniger als 5,5V anliegen, wäre das ein Hinweis auf einen Defekt.

Wie gesagt: Die Ausgangsspannungen passen.

Dann wären noch die LEDs zu überprüfen? Oder Du lötest mal R804 einseitig raus und misst den tatsächlich fließenden Strom. Oder hattest Du das bereits?

Das hatte ich schon und auch das passt mit den rechnerischen Werten.

Am besten wäre es wohl, eine kleine Zusatzplatine mit einem Spannungsregler und passend dimensioniertem Kühlkörper anstelle von R804 und D809 einzubauen.

Ungefähr das war meine Grundidee. Sicherlich deutlich effektiver als der vorhandene Kram

 

[chris_kah]

Interessant wäre, was die Schaltung verbraucht. Die Z-Diode würdest du ja rauswerfen. Wenn die bisher der Hauptbeiträger für den Strom war, dann wird die Verlustleistung im Spannungsregler geringer.

So als Hausnummer: ohne Kühlkörper kann ein freistehender TO220 (Z.B. 7805 oder ein entsprechend beschalteter LM317, falls es 5.5V sein müssen) etwa 1 W, mit entsprechenem Kühlkörper durchaus mehr.


Ein anderer Versuch könnte sein, den 330 Ohm Widerstand durch einen höherohmigen zu ersetzen. Falls ein nennenswerter Strom durch die Z-Diode fließt und die restlichen Verbraucher wenig brauchen (und nicht auf eine knallhart geregelte Spannung angewiesen sind -es war von LEDs die Rede) dann ließe sich dadurch die Verlustleistung reduzieren. Falls es mit 470 Ohm noch funktioniert wären das nur noch etwa 1.5W.
Wenn nicht, müßte auch dein Spannungsregler soviel Verlustleistung abkönnen.
Wie gesagt, dazu muß sichergestellt sein, daß die Spannung nicht lebenswichtig ist und etwas anderes beschädigt wird, wenn sie etwas zu klein wird.

Ganz grundsätzlich: wenn der Widerstand mit etwas Abstand zur Platine eingebaut ist, darf der durchaus so warm werden. Stören würde mich allerdings, wenn er - wie du beschreibst- benachbarte Bauteile wie ELKOs beschädigt.

Ansonsten fällt mir noch sowas ein: http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=getProduct&R=0160382 (RS Artikel Nummer 160-382 falls der Link nicht funktioniert) mit drähten an die Platine verbinden und an geeigneter Stelle ans Gehäuse bringen. Klar: etwas überdimensioniert, aber eventuell einfach und elegant. Die 10W kann der auch nur mit Kühlkürper sonst eher etwas über 1W

Gruß
Christoph

 

[RaumKlang]

Interessant wäre, was die Schaltung verbraucht. Die Z-Diode würdest du ja rauswerfen. Wenn die bisher der Hauptbeiträger für den Strom war, dann wird die Verlustleistung im Spannungsregler geringer.

Das müsste ich nochmal messen - all zu viel kann das aber nicht sein.
Problematisch ist auch der Umstand, dass das Ding bereits ohne Last knalleheiß wird.

Ein anderer Versuch könnte sein, den 330 Ohm Widerstand durch einen höherohmigen zu ersetzen. Falls ein nennenswerter Strom durch die Z-Diode fließt und die restlichen Verbraucher wenig brauchen (und nicht auf eine knallhart geregelte Spannung angewiesen sind -es war von LEDs die Rede) dann ließe sich dadurch die Verlustleistung reduzieren. Falls es mit 470 Ohm noch funktioniert wären das nur noch etwa 1.5W.

Auch eine Möglichkeit.

Wenn nicht, müßte auch dein Spannungsregler soviel Verlustleistung abkönnen.
Wie gesagt, dazu muß sichergestellt sein, daß die Spannung nicht lebenswichtig ist und etwas anderes beschädigt wird, wenn sie etwas zu klein wird.

Wie gesagt unkritisch.

Ganz grundsätzlich: wenn der Widerstand mit etwas Abstand zur Platine eingebaut ist, darf der durchaus so warm werden. Stören würde mich allerdings, wenn er - wie du beschreibst- benachbarte Bauteile wie ELKOs beschädigt.

Und da haben wir gleich schon wieder einen Punkt: C807 hatte sein Leben wohl schon so gut wie ausgehaucht und nach Tausch desselben wird R804 auch nicht mehr ganz so heiß.

Ansonsten fällt mir noch sowas ein: http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=getProduct&R=0160382 (RS Artikel Nummer 160-382 falls der Link nicht funktioniert) mit drähten an die Platine verbinden und an geeigneter Stelle ans Gehäuse bringen. Klar: etwas überdimensioniert, aber eventuell einfach und elegant. Die 10W kann der auch nur mit Kühlkürper sonst eher etwas über 1W

Ich muß eh noch Hühnerfutter bestellen, da kommen dann auch mal wieder ein paar dickere Widerstände dazu. Sonst brauche ich sowas ja höchstens mal mit ein paar Ohm für Weichen, 330 und 470 habe ich aber grade nicht >0,5W rumliegen.