Akku-Lade-Messgerät ALM 7010 oder ALC 7000 defekt?

Reparatur der Lade-Leistungsstufe des ALM 7010, baugleich mit derjenigen des ALM 7002 und des ALC 7000

Table of Contents [Toc]

Problembeschreibung
Fehlerbild bei Ausfall des Leistungstransistors
Fehlersuche
Reparatur
Kalibrierung
Kontrollmessungen

Problembeschreibung [Toc] [Top]

Die Ladestufe der ELV Ladegeräte ALM 7010, ALM 7002 und ALC 7000 verwenden alle den Leistungstransistor BUZ272 gepaart mit einer bidirektionalen Suppressordiode BZW06-10B zwischen Gate-Source zwecks Überspannungsschutz. Bei älteren Geräten wurde die bidirektionale Suppressordiode BZW06-15B verwendet, welche gemäss Datenblatt bei Spannungs/Stromspitzen erst bei 25-32V (clamping voltage at peak pulse current) abriegelt. Da der BUZ272 jedoch eine maximale Gate-Source Spannung von lediglich ±20V zulässt (absolute maximum ratings), kann dies zu einem Totalausfall des Leistungstransistors führen. Deshalb wurde in Nachfolgegeräten dann die bidirektionale Suppressordiode BZW06-10B eingesetzt, welche schon zwischen 17-22V (clamping voltage) abriegelt.
In verschiedenen Internet-Foren wird über den Ausfall des Leistungstransistor BUZ272 berichtet. Nachfolgend ein Kurzbeschrieb meiner eigenen ALM 7010 Reparatur.

Fehlerbild bei Ausfall des Leistungstransistors [Toc] [Top]

Gerätefehlermeldung

Das Gerät meldet 'hot' und fühlt sich warm an. Im Falle eines defekten Leistungstransistors BUZ272 wird dieser allen Strom ungeregelt durchleiten.
Konsequenz: Maximaler ungeregelter Ladestrom fliesst, 0.1 Ohm Strom-Mess-Shunt (Manganindraht) steht unter maximaler Belastung und kann druchbrennen, Sekundärsicherung (5A träge) kann/wird durchbrennen.

Erhöhte Geräte-Ausgangsspannung

Bei defektem Leistungstransistor BUZ272 leitet dieser allen Strom ungeregelt durch und die Leerlauf-Spannung am Ladeausgang beträgt um die 48V. Keine Last anhängen, da Gerät maximalen Ladestrom bei 48V liefern wird bis die Primär- oder Sekundärsicherung durchbrennt!

Fehlersuche [Toc] [Top]

1. Sicherungen

Primärsicherung (1A träge) und Sekundärsicherung (5A träge) überprüfen und gegebenfalls ersetzen. In meinem Falle war die Sekundärsicherung durchgebrannt.

2. Strom-Mess-Shunt

Strom-Mess-Shunt (0.1 Ohm aus 6.6 cm 1.513 Ohm/m Manganindraht; ALM 7010: R53, ALC 7000: R223) auf Unversehrtheit überprüfen. Kann gegebenenfalls auch durch 8 cm 2.5 Ohm/m ISOTAN-Widerstandsdraht (Conrad.de) mittels Doppelhelix (siehe Bild) ersetzt werden.

3. Leistungstransistor

Am abgeschalteten Gerät mittels eines Digitalmessgerätes im Diodenprüfmodus die Drain-Source-Diodenspannung messen. In meinem Falle war der Leistungstransistor BUZ272 in beide Richtungen voll leitfähig, und somit defekt.

4. Spannungsversorgung

Überprüfung der Spannungsversorgung: Am Ausgang der Festspannungsregler 7805 und 7905 sollten sich +5V respektive -5V messen lassen. Als Ground kann der grosse Kühlkörper der Leistungstransistoren dienen. Die Spannung der Leistungsversorgung nach Brückengleichrichtung liegt bei ca. 48V, messbar an den Leistungsdioden oder dem grossen Elektrolytkondensator (10000uF/63V).

5. PWM Signal Test

ALM 7010: Auch bei defektem BUZ272 aber funktionierender Spannungsversorgung sollte sich bei eingeschaltetem Gerät an Pin 1 des IC TL074 ein Rechtecksignal von ca. 22 kHz messen lassen. An Pin 2 des ICs LM393 sollte dann ein Dreieckssignal anliegen.
ALC 7000: Es wurde ein TL072 verbaut, obiges gilt für Pin 1 respektive Pin 6 des ICs TL072.

Reparatur [Toc] [Top]

Passende Ersatzteile

Für die Reparatur des defekten Leistungstransistors BUZ272 muss erst Mal passenden Ersatz gefunden werden. Da der BUZ272 nicht mehr hergestellt wird und auch nicht mehr lieferbar ist, muss ein passender Ersatztransistor gefunden werden. Hierbei bietet sich die BUZ272 Vergleichsliste von SysTEK.ru an. Der IRF9540 bietet sich als passenden Ersatz für den BUZ272 an.

BUZ272 -> IRF9540N (Datasheets: International Rectifier, Vishay)

Falls nur eine bidirektionale Suppressordiode vom Typ BZW06-15B verbaut wurde, diese entweder durch eine vom Typ BZW06-10B ersetzen, oder ein passendes Ersatzprodukt wie die P6KExxxx verwenden:

BZW06-10B -> P6KE10CA (P6KE12CA)

Durchführung

Der Austausch des Leistungstransistors BUZ272 ist untenstehend in Bildern dokumentiert. Gegebenenfalls auch die bidirektionale Suppressordiode BZW06-15 ersetzen oder ergänzen (Parallelschaltung) mit passendem Ersatz. Da in meinem Fall nur die bidirektionale Suppressordiode P6KE12CA verfügbar war, habe ich die bestehende BZW06-15 damit in Parallelschaltung ergänzt. Zudem wurde der defekte 0.1 Ohm Strom-Mess-Shunt aus Manganindraht durch eine 8 cm lange Doppelhelix aus 2.5 Ohm/m ISOTAN-Widerstandsdraht ersetzt.

Kühlkörper mit defektem Leistungstransistor BUZ272 in der Mitte (Gerät: ELV ALM 7010).	Kühlkörper von oben.
Detailansicht von Leistungstransistor BUZ272 und bidirektionaler Suppressordiode BZW06-15.	Parallelschaltung von zusätzlicher bidirektionaler Suppressordiode P6KE12CA auf Lötseite des PCBs.
Sekundärsicherung (5A träge), Temperatursensor und 0.1 Ohm Strom-Mess-Shunt als Doppelhelix aus 2.5 Ohm/m ISOTAN-Widerstandsdraht.

Kalibrierung [Toc] [Top]

Der Kalibriermodus kann jederzeit mittels gedrückter Up- und Start-Taste bei gleichzeitigem Einschalten des Gerätes aufgerufen werden. Gemäss Manual des ALM 7010 sind fünf Schritte nötig für die vollständige Kalibrierung des Ladegerätes:

Anzeige: U1. Anlegen einer externen möglichst genauen Gleichspannung von 1V. Eingabe-Taste drücken.
Anzeige: U30. Anlegen einer externen möglichst genauen Gleichspannung von 30V. Eingabe-Taste drücken.
Anzeige: I0. Abgleich des Gerätes bei stromlosem, offenem Ausgang. Eingabe-Taste drücken.
Anzeige: dddd. Abgleich des Ausgangs-/Ladestroms mittels Strom-Messgeräts. Der gemessene Strom ist im Display einzustellen. Eingabe-Taste drücken.
Anzeige: dddd. Abgleich des Eingangs-/Entladestroms mittels Akku, der mindestens 3A liefern kann. Der gemessene Strom ist im Display einzustellen. Eingabe-Taste drücken.

Kontrollmessungen [Toc] [Top]

Nach erfolgter Reparatur mit Ersatz-Leistungstransistor IRF9540N und erneuter vollständiger Kalibrierung habe ich folgende Kontrollmessungen durchgeführt:

Ladespannungsmessung an 12V/7Ah Bleiakku bei Ladung mit C/20.
Ladestrommessung von hohem Ladestrom.	Ladestrommessung von niedrigem Ladestrom.
Entladestrommessung von hohem Entladestrom.	Entladestrommessung von niedrigem Entladestrom.

Mein ELV ALM 7010M hat vom Zusammenbau bis zum Defekt 11 Jahre lang tadellos funktioniert. Nach erfolgreicher Reparatur ist es nun wieder exakt kalibriert und betriebsbereit für die nächsten 11 Jahre...

Viel Erfolg bei der Reparatur deines ELV Ladegerätes!

Last updated: 2010/10/01

[Toc] [Top]