Ремонт сварочных инверторов. Часть вторая.

[Даташиты - продолжение] Коллеги, спасибо за теплые и лестные отзывы, из них я вижу, что еще не утомил ;) . Тогда продолжу, покуда уж взялся :)

"Скоро мысли мыслятся, да не скоро тексты пишутся"(R) только что придумал :D

Двинемся к операционным таблицам (я про ДШ тех HGTG30N60A4D от Fairchild), здесь это "Electrical specifications", т.е. не абсолютные и предельные, а некие рабочие. Сразу в ее заголовке отмечаем условия, для которых приведены цифры - "Tj=25C, Unless Otherwise Specified", т.е. температура p-n переходов +25C если где не отмечено иное. Индекс "J" при значке температуры и обозначает "junction" - дословно "соединение", а тут - именно "p-n переход", ибо они и формируются соединением двух несколько разнотипных полупроводников. Т.е. указана температура по сути кристалла, а не корпуса, смысл этого обговорили "в предыдущих сериях" :).

В таблице много полезных и вроде не очень данных, ищем сначала по теме допустимости тех осциллограм, т.е. все относящееся к затворам. Но попутно не упускаем и прочее важное, что может относиться к надежности этого ключа вообще. Находим "Gate to Emitter Leakage Current" - ток утечки затвор-эмиттер: +-250nA, но главное - что при +-20В на затворе. Т.е. выше 20В подавать ни Боже упаси, минуса эти затворы не боятся, но должны быть тоже не ниже -20В. Запомним. "Gate to Emitter Threshold Voltage" - пороговое напряжение открывания транзистора (начала появления тока коллектора) на затворе относительно эмиттера - типовое 5,2В, но может быть разброс 4,5..7,0В. Бывают транзисторы, например - МОСФЕТы, которым для надежного закрытия нужен "минус", но для этого конкретного типа уже отсюда видно, что транзистор будет закрыт не только при нуле на затворе, а "тока от него не добиться" вообще аж пока не будет минимум 4,5В :). А, значит, вся отрицательная полуволна осциллограммы нас особо пока беспокоить не должна, вся "жизнь" у него начинается при никак не менее этих 4,5В. "Пока" - потому что с этой отрицательной полуволной все же связана скорость рассасывания заряда затвора, для чего драйверами и формируется такой "лишний" минус, но это уже "динамика", здесь пока не будем об этом.

Поищем подтверждение этому на рисунках. На данном этапе нашего "исследования" нас прежде всего будут интересовать графики, у которых по оси абсцисс отложено именно VGE - напряжение затвор-эмиттер, но на самом деле не только - кое-что бывает видно и на сериях кривых в других координатах, когда эта серия сама приведена в зависимости от этого VGE. Здесь же видим рисунок 13, как раз почти по нашей этой теме - ток коллектора в зависимости от напряжения на затворе. НО - это не статический режим, в условиях приписано, что это короткие импульсы с заполнением не выше 0,5% и длительностью 250us - заметно отличается от условий в СА. Сделаем небольшой расчет. В СА будем считать условно типовой частоту 50кГц, т.е. полупериод (один импульс) при заполнении 50% получается 10us. А тут приведено для импульсов в 25 раз длиннее. Правда и "отдыхать" транзистору между импульсами в этом тестировании давали несравнимо больше, чем в реальном СА - ведь графики даны для заполнения только 0,5%. Да и измерялись токи при напряжении на коллекторе всего 10В, а это совсем не наш случай, но уж что есть :confused: ... Что видим - токи в таких по сути одиночных импульсах ключ может держать бешеные ;), с нагревом кристалла при одном и том же напряжении на затворе токи он дает бОльшие, но главное нам сейчас - ниже 6В картинку даже не рисовали. Убедились, идем дальше.

Дальше самый главный тут вопрос - при каком напряжении на затворе транзистор будет НАДЕЖНО ОТКРЫТ, т.е. гарантированно будет в ключевой (а не в активной) области? Хорошо бы опять же увидеть зависимость тока от напряжения, вроде того, который только что изучали, но только статический, не на такие громадные и не на импульсные токи, и при бОльшем напряжении на коллекторе... У некоторых производителей такое в даташитах и показано, и именно при разных VGE, и там отчетливо видно, как начиная с каких-то VGE кривые почти сливаются между собой, т.е. можно оценить, что с каких-то VGE транзистор уже почти не меняет характер своего открытия - этот условный порог и можно считать переходом в ключевой режим. Таких картинок в данном ДШ нет, те импульсные кривые на рисунке 13, как я уже говорил, даны не совсем для наших режимов, а главное - линии там получились наклонными, и никаких выделенных переходов в насыщение на них не углядеть. Но где-то же это должно быть обозначено?.. Вернемся в таблицу "Electrical specifications" - там третий сверху параметр есть как раз коллекторное напряжение насыщения. Но нас тут даже интересует не сам этот параметр, а условия при которых он измерен - ток коллектора 30А (это то что пока надо, это в статике), и второе - VGE=15V. Вот оно! Производитель здесь по сути ОБЪЯВЛЯЕТ, что при 15V-GE транзистор гарантированно НАСЫЩЕН, да и VCE (V коллектор-эмиттер) тут вполне разумные - порядка 1,6..1.8В.

Хорошо, но у нас-то "полка" импульса на осциллограмме только 14В - достаточно ли этого? Ведь если производитель дал насыщение при 15В, значит ли это, что при 14,9В насыщения уже не будет? Вряд ли. Чтобы убедиться в этом поищем чего-нибудь на эту тему опять же в рисунках. Видим на рисунках 5 и 6 зависимости напряжения коллектор-эмиттер от тока коллектора при двух разных VGE. Опять же при тех сравнительно коротких импульсах с большой "передышкой" (т.е. те же 0,5% и 250us), но хоть по подробнее видна область низких токов. Вообще говоря по остаточному напряжению на коллекторе как раз и можно судить о степени насыщения транзистора, и тут два этих рисунка как раз и приведены для 15 и 12 Вольт на затворе. Выбираем какую-нибудь одну температуру на junction, например, 125С, и сравниваем два значения VCE. Во! - примерно 1,6В для 15В VGE, и примерно 1,65В для 12В, в полном соответствии с таблицей. Но главное - разница их не представляется существенной. Отличия для двух этих VGE всего порядка 3%, но насколько это важно, сколь велик сам параметр? Поскольку ток через транзистор известен, и известно напряжение на нем, можем оценить и саму мгновенную рассеиваемую им мощность в этом режиме - получается чуть меньше 50Вт. Мощность все же заметная, но те 3% для этого несущественны.

На прочих картинках также часто присутствуют значения 15 и 12 Вольт. Видно, что при 12В выше будут потери при включении (рис. 7), больше будет задержка включения (рис.9), само время нарастания (рис.10) и задержка выключения (рис.11). Но нигде не показано, что 12В это уже какое-то ЗАкритическое значение. Мой вывод - можем смело считать, что 15В - ОТЛИЧНО, 12В - ЕЩЕ ВПОЛНЕ ДОПУСТИМО. Насколько можно снижаться ниже 12В? - я бы тут не вникал, просто надо постараться сделать никак не меньше этих 12В, и с запасом. А еще лучше - добиться 15-ти. Но и тех 14-ти, если будет четко работать защита от снижения напряжения в сети, должно быть вполне достаточно. [Окончание следует]

Silicium написал: Вытравил плату. Впаял микру SO-14, пила есть 10мкс, на выходе ничего нет. Вставил DIP8, тоже самое. Пила есть, выхода нет...

а не подскажите номинал резистора и кондера на отладочной плате ?

LV007 написал: ток утечки затвор-эмиттер: +-250nA, но главное - что при +-20В на затворе. Т.е. выше 20В подавать ни Боже упаси, минуса эти затворы не боятся, но должны быть тоже не ниже -20В. Запомним. "Gate to Emitter Threshold Voltage" - пороговое напряжение открывания транзистора (начала появления тока коллектора) на затворе относительно эмиттера - типовое 5,2В, но может быть разброс 4,5..7,0В. Бывают транзисторы, например - МОСФЕТы, которым для надежного закрытия нужен "минус", но для этого конкретного типа уже отсюда видно, что транзистор будет закрыт не только при нуле на затворе, а "тока от него не добиться" вообще аж пока не будет минимум 4,5В

Владимир, с вашего позволения вот здесь немножко добавлю: Все здесь абсолютно правильно и ОЧЕНЬ ДОХОДЧИВО. Но бывает, очень часто, при ремонте СА, задается вот такой вопрос: "А нужно ли смещение сигнала на затворе в "минусовую" область значений?" А ответ именно на поверхности. И в каждом конкретном случае, решение необходимо принять индивидуально к этому аппарату. IGBT работают и без этого смещения, Но они боятся "иголочек", даже не больших, в "плюсовую" область именно в тот момент, когда транзистор должен быть гарантированно закрыт. Для этого лучше сместиться картинкой целиком, немножко вниз, в область отрицательных значений сигнала. А там эти "иголочки" уже и не так страшны для надежной работы ключа. И ключ просто не будет иметь возможности открыться не в свое время. Более того, транзистор открыть более проще, чем закрыть. И это потому, что открывается он потенциалом на затворе, а вот закроется лишь только после того как разсосется заряд, накопленный в емкости затвора. Вот это драйвера и делают. В одних драйверах эта емкость разряжается через транзистор (ры) в драйверах, или через открытые диоды. А для МОСФЕТов, эти "иголочки" меньше страшны, и опять таки, потому что там УЖЕ организовано "отрицательное" смещение сигнала на затворе. Учитывая все выше сказанное, при ремонте СА необходимо просто "видеть" сигнал на затворе ключа, вот поэтому, без оциллографа, подобные вещи ремонтируются очень затруднительно, а поточнее - то не ремонтируются. Ярким примером этому есть Техника 164 (144), где вро де бы все заменено на штатные запчасти (и в драйверах, и ключи), но вот уже "подуставший" ТГР ничем другим, кроме осциллографа, и не вычислить. Ну и возвращаясь к ключам: я знаю, что пример сейчас будет не очень удачным, но для понимания самого процесса достаточно вспомнить как работает запираемый тиристор. Принцип приблизительно такой же. Он откроется током на управляющем электроде, а вот закроется, либо снятием потенциала между анодом и катодом, либо, подав на управляющий электрод напряжение обратной полярности, обеспечив таким образом отрицательный ток в цепи управляющего электрода. Не совсем хороший пример для такого сравнения, но для понятия сути происходящих процессов, думаю, что вполне понятно. Так сказать - "объяснение на пальцах". А дальше и критерии подбора возможной замены одного транзистора (ключа) в ремонтируемом аппарате, на то, что имеется у мастера в наличии. Вот здесь учитывается еще и емкость затвора в ключах, "могучесть" самих драйверов, наличие смещения сигнала затвора в отрицательную область, а также частота работы ключей, в конце концов, наличие вот этих "иголочек" на картинке.

Извините, что вот так вклинился. Это просто очень частые вопросы, возникающие на практике при ремонтах и возможных заменеах ключей.

comrat, Конденсатор на 1n резистор 7к. Можно поставить подстроечный последовательно с резистором в 1к. Что бы можно было частоту подгонять.

LV007, Владимир, браво! :applause: Прям сериал какой-то... С нетерпением ждем окончания!

s237, Сергей, Вы не вклинились, мы вас ждали когда подключитесь к обсуждению. Вот осцилограммы снятые с рабочего бествелд бест 160, транзисторы стоят G50T60 по одному в плече.

А это тот же рабочий бест 160 на холостом ходу при работе от розетки

Vovnn Требуются некоторые ваши поснения. Если я правильно вижу, то первая картинка - это работа аппарата на ХХ (потому что заполнение около 50%), и вероятно (вот здесь еще 2 варианта): первый - либо запитка от внешнего питания, и второй - либо запитка от сети, но картинка снята с "нижнего" плеча.

По второй картинке: Заполнение явно стало меньше, значит работает ОС по току. Отсюда еще два вопроса:

1. Эта картинка снята в какой точке схемы, и если это на затворах ключа (и опять таки вероятно опять на "нижнем" плече), то что было в качестве нагрузки для аппарата? Какая величина сварочного тока? И какое напряжение на "дуге"?
2. А если сигнал ОС по току был симулирован извне (внешним БП, например), то в какую точку схемы, и каким напряжением и током от этого БП? А также была ли нагрузка на аппарат, в этом случае, вообще?

Про ключи: установленные в аппарате ключи К50Т60 (G50T60), возможно и работают при напряжении на затворе 10-12В (во всяком случае такое на первой картинке), а для этого необходимо изучить даташит на этот транзистор. Тем более, как раз в тему, Владимир сечас и "разжевывает ", как в этом правильно ориентироваться. Даташит сейчас прицеплю. Ну а дальше вам прочитайть осталось. http://f-bit.ru/748493 Ну и схемку аппарата, пожалуйста прицепите.

Добрый день.По случаю достался вот такой сварочник.Верхняя плата новая только почему то откусаны силовые транзистора и транзистор на БП.Последний впаял ,но питание не запускается... на UC напр.14,5 на 8 ноге 5В если цепляю реле и вентилятор то реле начинает щелкать, отцепляю вент. реле щелкать перестаёт...обвязку БП проверил..вроде норма..

comrat, Вентилятор может оказаться не рабочий, поэтому и напруга проседает и срабатывает защита. Поэтому щелкает реле. А плата у вас полномостовая. Чистый китаец типа Atacker 220.

Добрый день всем. Скажите пожалуйста, что за деталька 9L15А? 8 ножек в корпусе so-8. Микросхема TOP266KG служит в сварочнике для запуска дежурки? Сварочник Кедр ARC200. Схема немножко похожа на Сварог 205. Управление отличается. И дежурка то же.

Добрый день! ashota, 9l15a-скорее всего стабилизатор mc79L15a Про TOP266 не понял, это и есть дежурка(шим+полевик в одном корпусе)