Як працює зварювальний інвертор
Схема управління та контролю.Частина 2.
Продовжуємо вивчення зварювального інвертораTelwin. У першій частині було розказано про силову частину схеми апарату. Настав час розібратися в керуючій частині схеми.
Ось принципова схема керуючої частини та драйвера (control and driver ).
Клацніть по картинці. Малюнок схеми відкриється у новому вікні. Так буде зручніше детальніше вивчити схему.
Схема керування та драйвер.
Мозком пристрою можна вважати мікросхему ШІМ-контролера. Саме вона керує роботою потужних транзисторів і, так би мовити, ставить темп роботи перетворювача. Залежно від моделі апарату можуть використовуватися мікросхеми ШІМ-контролера типу UC3845AD (Tecnica 144-164 ) або VIPer20A (Tecnica 141-161, 150, 152, 170, 168GE ). Мікросхему ШІМ-контролера легко визначити на важливій схемі. Ну а що в залізі?
Далі на фото показано частину плати інвертора Telwin Force 165.
Схема управління виконана в основному з поверхнево-монтованих елементів (SMD). Як видно на фото, поверхня плати покрита шаром захисного лаку і це ускладнює зчитування маркування з мікросхем і деяких елементів. Але, незважаючи на це, можна визначити, що мікросхема в 14-ти вивідному корпусі - це мікросхема LM324. Неподалік змонтовано мікросхему в 8-ми вивідному планарному корпусі. Це ШІМ-контролер (UC3845AD).
Звернемося до схеми.
За схемою мікросхема ШІМ-контролера U1 управляє роботою польового N-канального MOSFET транзистораIRFD110 (Q4). Корпус цього польового транзистора досить нестандартний (HEXDIP ) – зовні схожий на оптопару.
З виведення стоку(D) транзистора Q4 на первинну обмотку розділового трансформатора T1 надходять прямокутні імпульси частотою близько 65 кГц. У трансформатора T1 є 2 вторинні обмотки (3-4 і 5-6), з яких знімаються сигнали управління потужними ключовими транзисторами Q5, Q8 (див. схему силової частини). Схема на транзисторах Q6, Q7 та "обв'язування" цих транзисторів потрібна для правильної роботи ключових транзисторів Q5, Q8. Транзистори Q6, Q7 переважно допомагають транзисторам Q5, Q8 закриватися. Як ми вже знаємо з першої частини, як транзистори Q5, Q8 використовуються або IGBT-транзистори, або MOSFET. І це накладає деякі вимоги на процес управління ними.
Стабілітрони D16, D17, D29, D30 (на 18V) захищають IGBT-транзистори від перевищення допустимої напруги між затвором (G) та емітером (E).
Ланцюги регулювання та контролю.
На друкованій платі зварювального інвертора TELWIN Force 165 можна знайти цікаву деталь – трансформатор струму T2.
Ця деталь бере участь у роботі аналізатора-обмежувача струму. За принциповою схемою видно, що трансформатор струму входить у ланцюг первинної обмотки трансформатора T3. За рахунок індукції електромагнітного поля у трансформаторі струму T2 наводиться змінна напруга. Далі ця напруга випрямляється та обмежується схемою на елементах D2, D4, R49, R25, R15, R9, R3, R20, R10. За рахунок цієї схеми контролюється сила струму первинної обмотці трансформатора T3, а сигнали, отримані від неї, беруть участь у роботі «задатчика» зварювального струму і генератора імпульсів на мікросхемі U1.
Схема контролю напруги мережі та вихідної напруги.
Для контролю напруги в електромережі, а також вихідної напруги (OUT+, OUT-) зварювального апарату використовується схема, що складається з елементівопераційного підсилювача (ОУ) на мікросхеміLM324 : U2A та U2B.
Елементи дільника R1, R5, R14, R19, R24, R29, R36 і R38 підключені до вхідного мережного випрямляча і служать для виявлення завищеної або заниженої напруги електромережі.
На елементі U2C операційного підсилювача LM324 виконаний підсумовуючий блок. Він складає сигнали захисту за напругою та струмом. Результуючий сигнал подається на генератор імпульсів, що задає -ШИМ контролер (UC3845AD). При аварії, схема захисту та контролю подає сигнал на підсумовуючий блок. Він у свою чергу блокує роботу генератора, а отже, і всієї схеми.
Вихідна напруга знімається з виходівOUT+,OUT- і через елемент гальванічної розв'язки – оптронISO1 (H11817B ), надходить у схему контролю ( U2A, U2B). Так здійснюється відстеження параметрів вихідної напруги.
Якщо напруга в електромережі завищена або занижена, спрацює компаратор на елементі U2A і подасть сигнал на транзистор Q1 (BC807 ) через дільник на резисторах R12, R11. Транзистор Q1 відкриється і закоротить корпус (загальний провід) вхід 10 елемента U2C. Це призведе до блокування роботи мікросхеми U1 – генератора імпульсів, що задають. Схема вимкнеться.
Одночасно з цим, за рахунок подачі напруги з виходу 1 компаратора U2A засвітиться жовтий світлодіод D12 (Giallo - "жовтий"), що вказує на те, що у схемі несправність або проблеми з мережевим живленням. Світлодіод D12 показаний на силовій частині схеми та підключений до CN1-1. Так само спрацює схема, якщо на виході випрямляча (OUT+, OUT-) параметри вийдуть за рамки встановлених. Таке може статися, наприклад, при несправності випрямних діодів або якщо вийдуть з ладу деталівузла контролю – оптрон ISO1 або елементи його «обв'язування», напівпровідниковий діод D25, стабілітрон D15, резистори R57, R52, R51, R50 та електролітичний конденсатор C29.
Про інші елементи схеми.
Біполярний транзистор Q9 подає напругу живлення на мікросхему ШІМ-контролера U1 (UC3845AD). Цей транзистор керується елементом операційного підсилювача U2B. На висновок 6 U2B подається напруга з дільника на резисторах R64 R39 (див. схему силової частини). Якщо напруга з дільника надходить, U2B подає сигнал на транзистор Q9, який відкривається і подає напругу на мікросхему U1. Можна сказати, що ця схема бере участь у запуску потужного інвертора, оскільки саме вона подає харчування на керуючий інвертором ШІМ-контролер.
Ручне встановлення зварювального струму здійснюється змінним резистором R23.
Ручка резистора виводиться на панель керування апарату.
Також у ланцюзі регулювання задіяні резистори R73, R74, R21, R66, R68, R13 та конденсатор C14. Напруга з ланцюга ручного регулювання надходить на 10 виведення елемента U2C підсумовуючого блоку.
Як мовилося раніше, зварювальний інвертор має у своєму складі безліч регулюючих, контролюючих і захисних ланцюгів. Усі вони потрібні для штатної роботи апарату, а також захищають силові елементи інвертора у разі аварійного режиму.