Moin in die Runde,
dann antwortet der Hübner jetzt mal selbst
Im Matriarch durchläuft die externe 12V Versorgung eine eigentlich gute - weil verlustarme und nicht-destruktive - Schutzschaltung, die den Synth vor Zerstörung durch falsche Polarität bewahrt. Diese besteht lediglich (für die Fachmenschen) aus zwei antiseriellen P-Kanal MOSFETs, deren Sources zusammengeschaltet sind, ein Drain ist der externe Eingang, das andere geht zu den Spannungsreglern bzw -wandlern. Zwischen Gates und Sources sorgt ein 100k Widerstand für stabile Zustände, die Gates werden über 10k nach Masse gezogen. Ergebnis: wenn richtig gepolt schalten die MOSFETs voll durch, wenn nicht, sperren sie und die falsch gepolte Spannung kommt nur durch die Body-Diode des "Hinteren" bis zum Source-Knotenpunkt.
Nun sehe ich da ein Problem: der Matriarch zieht im Betrieb gute 1,5A, zum Anlaufen noch einiges mehr, am Labornetzgerät mit Strombegrenzung auf 2,5A startet er nicht immer. Die MOSFETs (DMP3099L) können wenn sie voll durhgesteuert sind zwar 3,8A ab, aber für den Fall, dass sie auch nur kurzzeitig nicht voll leiten, bietet so ein SOT23 SMD Transistor absolut keine Resevern in puncto Verlustleistung.
Ich sehe da zwei Szenarien: das Original-NT dürfte ein Schaltnetzteil sein, das den Strom auch irgendwann begrenzt, d.h. die Spannung geht beim Einschalten in die Knie, dadurch steigt die Stromaufnahme nochmals etwas an bis die Schaltregler im Inneren sich abschalten, Strom fällt, Spannung steigt, alles von vorne. Während die Spannung fällt (das Steigen sehe ich hier weniger als das Problem an, man kann schön sehen, dass die Schaltregler etwas verzögert starten bevor der Strom steigt) gleiten die MOSFETs durch den linearen Bereich, verheizen also einiges an Leistung - und da das nur kleine SMD-Bauteile sind, machen die das nicht oft mit.
Zweites Szenario: der Synth wird nicht mit dem Wippschalter auf der Rückseite eingeschaltet, sondern das Netzteil wird ans Netz geschaltet, läuft langsam hoch und so gibt es ggf. bei jedem Einschalten so einen Schluckauf, wo die MOSFETs kurzzeitig linear arbeiten. Dasselbe übrigens beim Ausschalten: während sich die Ausgangselkos des Schaltnetzteils entladen wird es auch einen Moment geben, in dem die MOSFETs linear arbeiten und noch Strom fließt, zumindest zum 3,3V-Schaltregler.
Meiner Meinung nach ist diese Schaltung eine Fehlkonstruktion, weil die Transistoren bei jedem Ein- und abschalten der Netzversorgung überlastet werden, wenn der geräteseitige Schalter noch eingeschaltet ist.
Wenn ich die Zeit finde werde ich das auch mit Messungen belegen.
Nun steht die Überlegung an: größere MOSFETs einbauen, die den kurzen Linearbetrieb wegstecken, oder ganz modifizieren: Sicherung in die Versorgungsleitung, klassische antiparallele Verpolschutzdiode dahinter?
In der Grandmother, deren Netzteil im Großen und Ganzen intern gleich aufgebaut ist, LDO für +10V, Schaltregler für -10 und +3,3V, gibt es statt dieser einfachen MOSFET-Schaltung zum Einen eine Schottkydiode als Schutz in Reihe zur Versorgung, und dahinter eine aktive Überwachungsschaltung, die den hier einzelnen MOSFET (gleiche Typ übrigens) erst freigibt, wenn die Spannung stabil ist. Man könnte glatt annehmen, dass da eine Erfahrung umgesetzt wurde. Dort wird erst ab 11,3V eingeschaltet, darunter sofort wieder aus, und zusätzlich gibt es eine Abschaltung, wenn 17V überschritten werden.
Viele Grüße
Stefan
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