TO-3 Transistoren ersetzen

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Broesel02
Inventar
#1 erstellt: 25. Aug 2023, 20:02
Mir begegnen in letzter Zeit viele schöne alte Verstärker bei denen nach mehr als 40 Jahren die TO-3 Transistoren versterben. Nicht wegen Überlast, Temperatur oder ähnlichem. Einfach aus Altersschwäche, sie geben auf. Vielleicht diffundiert die Dotierung oder es finden andere Prozesse im Material statt. Ich weiss es nicht. Ich sehe nur daß diese Transistoren ab einem Alter von mehr als 40 Jahren ihre Spezifikation immer weniger einhalten und irgendwann versterben.

Neulich war es ein Onkyo TX-8500 bei dem die Schutzschaltung nicht mehr freigegeben hat. Eine kurze Kontrolle zeigte die volle Railspannung am Ausgang der rechten Endstufe.

Onkyo TX 8500

Hier der Blick in das Gerät mit den beiden Endstufenblöcken links und rechts

Onkyo TX 8500

Die Endstufe lässt sich schnell herausbauen und vom Gerät trennen

Onkyo TX 8500

zwei der vier Endstufentransistoren waren verstorben, eine Transistor zeigte im Tester nur noch zwei Diodenstrecken an.

Ersatz an TO-3 Transistoren in sicherer Qualität und mit den erforderlichen Spezifikationen ist kaum noch lieferbar. ISC baue ich nicht ein. NOS Ware ist genauso alt, man gewinnt also nichts. Also muß man auf TO-3P Typen ausweichen. Um die gescheit zu befestigen habe ich mir eine kleine Konstruktion mit einem Messingprofil überlegt

Onkyo TX 8500

Onkyo TX 8500

Onkyo TX 8500

Jetzt habe ich also wieder aktuelle Transistoren in der Endstufe die sicher befestigt wieder lange funktionieren werden

Den TO-3P Transitor mit nur einer Schraube zu befestigen ist übrigens keine gute Idee da die Fassung nicht mehr sicher fixiert ist und der Transistor sich daher von der Kontaktfläche wegbiegen kann.

Vielleicht hilft dieser Tip ja dem einen oder anderen


[Beitrag von Broesel02 am 25. Aug 2023, 20:03 bearbeitet]
CarlM.
Inventar
#2 erstellt: 25. Aug 2023, 21:04
Danke für den Hinweis auf die alternative Problemlösung.

Beim TX8500 sind auch nur 3MHz-TO-3 verbaut. Gehen da nicht MJ15022/15023?

Beide sind aktuell noch von ONS bei Digikey am Lager (Stk. 7 €).

https://www.digikey....7EAQYASABEgKiz_D_BwE
https://www.digikey....mEAQYASABEgJ-FPD_BwE
Broesel02
Inventar
#3 erstellt: 25. Aug 2023, 22:27
Hallo Carl,
die habe ich nicht genommen weil mir der hFe Wert zu niedrig erscheint. Ich hätte bei dieser Schaltung schon ganz gern einen Wert von etwa 100. Funktionieren täten die aber sicher auch.
Und ich wollte ja auch zeigen wie man mit vertretbarem Aufwand TO-3 Transistoren mit TO-3P Typen ersetzen kann
Elektronator
Stammgast
#4 erstellt: 27. Aug 2023, 16:49
Bei den TO-3/TO-204AA-Nachfolge-Gehäusen aus Kunststoff
- SOT93/TO-218AC (TO-3P) und
- SOT429/TO-247AD (TO-3PL)/SC-65
genügt üblicherweise das Anschrauben mit einer Schraube, die man aber nicht zu fest anziehen darf.

Manchmal muss man allerdings den Kollektor- bzw. Drainanschluss neu verdrahten.


[Beitrag von Elektronator am 27. Aug 2023, 16:51 bearbeitet]
Poetry2me
Inventar
#5 erstellt: 27. Aug 2023, 20:03
Ich finde die Befestigung mittels eines Messing-Profils ist wirklich eine solide Lösung, bei welcher beide ursprünglichen Verschraubungen mit dem darunter liegenden TO3-Sockel genutzt werden. Man kann wieder ordentlich fest verschrauben und die beiden äußeren TO3P Beinchen sitzen solide in der Steckfassung.

Außerdem lässt sich einfach die wesentlich breitere Palette von TO3P Transistoren als Erstz verwenden, nicht immer nur die super-langsamen MJ15xxx Typen (fT=4MHz). Die hochwertigen Verstärker hatten oft Endtransistoren mit bis zu fT=60MHz eingesetzt. Es ist nicht unwahrscheinlich, dass bei solchen Verstärkern Stabilitätsproblemen entstehen, wenn Ersatztransistoren deutlich langsamer sind. Ganz zu schweigen von höheren Verzerrungen.
Elektronator
Stammgast
#6 erstellt: 27. Aug 2023, 21:16

Poetry2me (Beitrag #5) schrieb:
Ich finde die Befestigung mittels eines Messing-Profils ist wirklich eine solide Lösung, bei welcher beide ursprünglichen Verschraubungen mit dem darunter liegenden TO3-Sockel genutzt werden. Man kann wieder ordentlich fest verschrauben und die beiden äußeren TO3P Beinchen sitzen solide in der Steckfassung.

Das will ich auch nicht schlecht reden. Sicherlich ist das thermisch eine sehr gute Lösung, der Aufwand ist allerdings beträchtlich.


Poetry2me (Beitrag #5) schrieb:
Außerdem lässt sich einfach die wesentlich breitere Palette von TO3P Transistoren als Erstz verwenden, nicht immer nur die super-langsamen MJ15xxx Typen (fT=4MHz). Die hochwertigen Verstärker hatten oft Endtransistoren mit bis zu fT=60MHz eingesetzt. Es ist nicht unwahrscheinlich, dass bei solchen Verstärkern Stabilitätsproblemen entstehen, wenn Ersatztransistoren deutlich langsamer sind. Ganz zu schweigen von höheren Verzerrungen.

Besonders die Si-Leistungs-pnp-Transistoren sind meistens langsamer als die npn-Transistoren. Das Ausschalten ist dabei besonders langsam.
Wenn man nur noch wesentlich langsamere Transistoren bekommt, muss man ggf. den BE-Widerstand verringern, oder weitere Maßnahmen ergreifen, die aber Nachteile mit sich bringen.
CarlM.
Inventar
#7 erstellt: 27. Aug 2023, 21:24
Auch will will die vorgestellte Lösung nicht schlecht reden. Dennoch sei der Hinweis gestattet, dass im Onkyo TX8500 - der hier revidiert wurde - das Pärchen 2SB554 - 2SD424 verbaut ist. Die haben 3MHz ...
Broesel02
Inventar
#8 erstellt: 27. Aug 2023, 21:57
Es ging für mich nicht um die Transistorwahl. Es ging um den Einsatz von TO-3P Transistoren in TO-3 Fassungen. Wenn den Transistor mit nur einer Schraube in der Fassung befestigt ist hat die Fassung keinen ausreichenden Halt mehr. Der Transistor kann sich von der Kontaktfläche wegbiegen und die Fassung kann sich auch wegbiegen was schnell zu einem Kurzschluss führen kann. Die thermische und elektrische Sicherheit ist damit nicht mehr gegeben.
Das Profil habe ich auf dem Sägeautomaten in der Firma sägen lassen, die Bohrungen in der Ständerbohmaschine mit Anschlag und Stufenbohrer gebohrt. Anschliessend waschen und gut ist. Der Aufwand ist, bis auf den Kasten Bier für den Mann an der Säge für 200 solcher Profile, sehr überschaubar. Die Distanzhülsen für die zweite Schraube sind im EBäy für kleines Geld pro 100 Stück zu bekommen. Die Gesamtkosten liegen knapp über einem Euro pro Transistor. Das ist mir das auf alle Fälle wert.

So kann das zum Beispiel bei einer Kenwood L-07 M II aussehen:

Kenwood L-07 M

Aber ich sehe schon, ist euch zu aufwendig.

Richard


[Beitrag von Broesel02 am 27. Aug 2023, 22:01 bearbeitet]
CarlM.
Inventar
#9 erstellt: 27. Aug 2023, 22:00

Broesel02 (Beitrag #8) schrieb:
Aber ich sehe schon, ist euch zu aufwendig.


... und wenn es so sein sollte, kann es dennoch irgendwann hilfreich sein, solche Alternativen im Hinterkopf gespeichert zu haben. Und dafür danke ich Dir.
Lennart777
Inventar
#10 erstellt: 28. Aug 2023, 06:54
Weshalb Messing - ginge nicht auch ein entsprechendes Aluminium-Profil, Richard?
Broesel02
Inventar
#11 erstellt: 28. Aug 2023, 07:43
Hallo Lennart,
Warum kein Aluminium? Aluminium lässt sich nicht so einfach löten. Da ist man mit Messing deutlich besser dran.
Valenzband
Inventar
#12 erstellt: 28. Aug 2023, 11:22
Hier hat jemand das Problem ähnlich gelöst, m.Mn. einfacher und zugleich schonender für den Transistor TO-3 to TO-3P conversion.

Die obige Lötung auf Messing zeigt einen großen Kontaktwinkel, was fast immer eine kalte Verbindung bedeutet, obwohl augenscheinlich schon Flussmittel eingesetzt wurde. Messing enthält größere Anteile Zink (typ. 37%), manchmal auch noch andere Bestandteile, die das Weichlöten erschweren können. Das erfordert oft aggressivere Flussmittel, die anschließend entfernt werden müssen.
Der Kollektorpin ist ziemlich knapp abgeschnitten, weshalb der Transistor beim Löten längere Zeit ordentlich heiß werden dürfte.

Mehrlagige Isolationen wie hier, Kapton und Silicon-Folie, sollte man unbedingt vermeiden. Bei passendem Zuschnitt ist das ohnehin nicht erforderlich. Praktisch jeder zusätzliche Übergang erhöht den Wärmeleitwiderstand unnötig, mehr als das Basismaterial, v.A. wenn kein Füller verwendet wird.
CHICKENMILK
Inventar
#13 erstellt: 28. Aug 2023, 13:14
IMG_20230430_133514
Valenzband (Beitrag #12) schrieb:

Der Kollektorpin ist ziemlich knapp abgeschnitten, weshalb der Transistor beim Löten längere Zeit ordentlich heiß werden dürfte.
.


Nein, das muss nicht sein.
Ich habe schon ähnliches gemacht. Man muss einfach nur zuerst eine Lötung auf das Messingprofil aufbringen (ohne Transistor), abkühlen lassen und erst danach den Transistor anbringen und verlöten. Somit hast du am Transistor keine große und/oder langfristige Hitzeeinwirkung.


@ TE
gefällt mir

In meiner Sammlung habe ich noch einige Verstärker mit MJ15015/15016. Alle über 40 Jahre alt und noch funktionieren sie einwandfrei.
Hoffe es bleibt so


[Beitrag von CHICKENMILK am 28. Aug 2023, 17:16 bearbeitet]
Valenzband
Inventar
#14 erstellt: 28. Aug 2023, 13:39

CHICKENMILK (Beitrag #13) schrieb:
Man muss einfach nur zuerst eine Lötung auf das Messingprofil aufbringen (ohne Transistor) und erst danach den Transistor anbringen und verlöten. Somit hast du am Transistor keine große und/oder langfristige Hitzeeinwirkung.

Vorverzinnen ist hier ein Muss. Das Messingprofil selbst speichert allerdings bei Löttemperartur eine Menge Wärme, die es nach Lötung auch an den Transistor abgeben kann. Man könnte in Versuchung geraten, das Gebilde kurz nach dem Löten abzuschrecken, das bewirkt allerdings oft mikroskopische Risse. So wie es aussieht wurde das Messing noch nicht hinreichend erwärmt, oder das Flussmittel hat nicht wie erwartet gewirkt. Messing braucht wie gesagt aggressivere Flussmittel (reines Kolophonium ist zu mild).

In professionellen Bereich wird zu lötendes Messing, sofern es überhaupt verwendet wird (meistens gibt es keinen guten Grund), mindestens mit 5um mit Kupfer oder Nickel überzogen.
Beide Überzugs-Materialien verhindern, dass der Zinkanteil aus dem Messing in das Lot diffundieren kann und es dabei stark schwächt.
Der Kupferbelag darf nicht zu lange erhitzt werden, bzw, dem flüssigen Lötzinn ausgesetzt werden, sonst besteht die Gefahr, dass er sich da bei schon wieder auflöst. Nickel ist dagegen wesentlich beständiger. Dessen Oberfläche ist aber schon nach kurzer Lagerzeit oxidert und dann nicht mehr ohne aggressive Flussmittel lötbar. Wenn Alles gut läuft bleibt die Kupfer- oder Nickelschicht intakt und gut gelötet.
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