Wo die zu hohe Spannung herkommt – der TL431 in falscher Beschaltung
Zugegeben, in komplexen Schaltungen können Fehler nicht ausgeschlossen werden. Jedoch ist das, was man beim Anblick der nur 3 Pins des TL431 sieht, eigentlich kaum zu glauben. Es handelt sich ja geradezu um eine Trivialschaltung, die man seit Jahren kennt und in vielen Netzteilen, Ladereglern usw. wiederfindet. Unwahrscheinlich, dass hier so erfahrenen Ingenieuren ein derart gravierender Fehler unterläuft – aber der Reihe nach. Verfolgt man die Spannung von den Shunts am RT8802A zurück, landet man nach kurzem Weg am TL431, der die 5 Volt Betriebsspannung für den RT8802A bereitstellen soll.
Wir haben zunächst eine GTX 660 Ti überprüft, welche die gleiche Beschaltung aus RT8802A und TL431 nutzt und mit korrekter Spannung arbeitet (Gigabyte GTX 660 Ti Windforce 2X):
Jetzt vergleichen wir dieses Bild mit dem der Platine unserer MSI-Karte:
Richten wir unsere Aufmerksamkeit nun genauer auf den TL431 und seine 3 Anschlüsse, bestehend aus Anode, Kathode und dem Anschluss für die Referenzspannung, die über die zu regelnde Ausgangsspannung entscheidet:
Als nächstes nutzen wir das Datenblatt des TL431 und vergleichen die Anschlüsse auf dem Foto mit dem Blockschaltbild:
Wir sehen sehr deutlich die Lage der Anode im Schema und gehen nun den nächsten Schritt, indem wir uns die nötige Beschaltung heraus suchen:
Man sieht sehr deutlich, dass die bereits erwähnte Anode an die Masse (Ground) zu führen ist. Das ist selbstverständlich und für die Regelung der Spannung auch zwingend notwendig. Was aber finden wir auf der Leiterplatte vor? Im oberen Foto erkennt man links neben der Anode ein weiteres Bauelement, welches zwischen Anode und Masse eingefügt wurde und sogar beides gleichspannungsmäßig komplett voneinander trennt, da es sich um einen Kondensator mit geringer Kapazität handelt. Selbst ein Widerstand hätte an dieser Stelle nichts zu suchen, die Anode gehört in so einer Schaltung direkt mit der Masse verbunden. Was jedoch wirklich verschaltet wurde, stellt sich im Schaltplan dann so dar:
Indem man einen wert- und wirkungslosen Kondensator einfügt, bleibt zwar der äußere Schein gewahrt, aber die Funktion des Regelkreises ist komplett außer Kraft gesetzt, und es kommt am RT8802A zu der bereits beschriebenen Überspannung. Die weiteren Bauelemente R1 und R2, welche als Spannungsteiler am mittleren Abgriff die Regelspannung (Referenz) vorgeben, sind übrigens auch auf diesem PCB exakt dimensioniert. Überbrückt man nämlich den Kondensator, dann funktioniert auch der TL431 wieder und es liegen exakt 5.0 Volt am RT8802A an, egal ob das Netzteil nun 11.9 oder 12.1 Volt liefert! Ohne Masseanschluss funktioniert das Ganze jedoch nur als simpler Spannungsteiler und liefert keine konstante, sondern eine viel zu hohe Ausgangsspannung, die zudem noch analog zu den Werten auf der 12-Volt-Schiene schwankt. Versehen oder Zufall? Man benötigt anhand der Umstände wirklich extrem viel guten Willen und Wohlwollen, um dies am Ende zu glauben.
Familienkrankheit? Auch die GTX 670 hat diesen „Fehler“
Legen wir die Aufnahmen der fast identischen Platinen nebeneinander, dann sehen wir die identische Fehlbestückung in Form des Kondesators links neben der Anode des TL431 (U13) auch bei der MSI GTX 670 TwinFrozr:
Zwischenfazit
Es ist wohl eher unwahrscheinlich, dass sich hier wirklich ein Schaltungsfehler eingeschlichen hat, der zudem so lange vom Hersteller selbst unentdeckt blieb. Die GTX 680 weist diese absolut unsinnige und wirkungslose Verschaltung nämlich nicht auf (auch wenn deren PCB abweicht), die GTX 660 (Non-Ti) auch nicht mehr.
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