Со времени написания первой части статьи
прошло больше года. За это время я периодически возвращался к экспериментам по изготовлению ТГР "из ничего". Читатели моих статей живут в разных уголках России и мира, возможности и доступные материалы у всех разные. Поэтому я решил подготовить более развёрнутое руководство с описанием нескольких возможных вариантов замены ТГР типов TI 1117303 или TI 120303.
Ещё раз повторюсь: для оценки качества изготовления трансформатора необходим осциллограф с полосой пропускания канала вертикального отклонения не менее 1 МГц. Без осциллографа импульсы не увидеть, а видеть их необходимо. Осциллограф может быть простой типа ОМЛ-2М или подобный ему, но он должен быть обязательно!
Все изготовленные мной трансформаторы я буду испытывать на стенде, роль которого выполняет плата инверторного сварочного аппарата BlueWeld Prestige 164
Все детали затворных цепей силовых транзисторов исправны, ТГР выпаян из платы, вместо затвор - эмиттеров силовых транзисторов установлены нагрузочные резисторы МЛТ-1, 220 Ом
Нас будет интересовать работа именно драйвера затворов, поэтому на время экспериментов я подам +24 вольта на схему управления от внешнего источника, роль которого выполняет блок питания от струйного принтера Canon с выходным напряжением 24 вольта при максимально допустимом токе 0,65 ампера. Для целей эксперимента вполне достаточно. Потребляемый схемой управления без трансформатора Т1 ток составляет 40 миллиампер, с установленным трансформатором и нагрузочными резисторами - 220...260 миллиампер.
Привожу принципиальную электрическую схему платы для лучшего понимания моих действий при проведении экспериментов
Я снимаю все осциллограммы с помощью осциллографа С1-94, длительность горизонтальной развёртки 2 или 5 микросекунд на деление (на каждой осциллограмме будет указано), усиление канала вертикального отклонения 0,5 вольта на деление, внешний делитель 1:10, синхронизация внутренняя, режим запуска горизонтальной развёртки автоматический, вход Y - открытый.
Давайте посмотрим осциллограммы в характерных точках драйвера затворов с заводским трансформатором TI120303, неисправность которого я предполагаю. Для этого установим трансформатор в плату
и подадим на неё питание +24 вольта.
Начальное положение луча на экране осциллографа при отсутствии сигнала
Осциллограмма на затворе транзистора Q4
Эта осциллограмма никак не зависит от типа установленного в плату трансформатора Т1.
Осциллограмма на стоке транзистора Q4
Если посмотреть участок схемы около транзистора Q4, то мы увидим цепь из диода D20 и стабилитронов D22, D24. Эта цепь призвана гасить случайные выбросы напряжения на первичной обмотке трансформатора Т1. Напряжение, при котором стабилитроны начнут проводить ток - чуть больше 20 вольт (точнее - 20,5 вольта: удвоенное напряжение стабилизации стабилитронов + прямое падение напряжения на диоде D20). Как видим на осциллограмме, осталось совсем чуть-чуть.
Теперь переместим луч в середину экрана для снятия осциллограмм на нагрузочных резисторах. Это начальное положение луча принято для всех остальных осциллограмм в статье.
Давайте посмотрим осциллограмму импульсов на нагрузочных резисторах. подключённых вместо затвор - эмиттеров силовых транзисторов
Заводской трансформатор намотан на Ш-образном магнитопроводе, число витков каждой обмотки 20. Прямо скажем, число витков выбрано на грани (а по моему обоснованному результатами экспериментов мнению - за гранью допустимого). При дальнейшей деградации магнитопровода заводского трансформатора форма импульсов ещё ухудшится, что обязательно приведёт к выходу из строя силовых транзисторов преобразователя. Нам с вами такие приключения не нужны, поэтому мы в процессе ремонта обязательно выпаяем заводской трансформатор и установим на его место самодельный, который выполним так, как нам позволяют наши возможности. Я изготовлю несколько вариантов трансформатора Т1 и оценю получившиеся осциллограммы импульсов.
Для начала попробуем простой вариант исполнения трансформатора, который порой рекомендуют: кольцо К20 х 12 х 6 из феррита марки М2000НМ1, три обмотки по 20 витков. Я намотал этот вариант проводами из кабеля категории 5E для локальных вычислительных сетей
А вот и осциллограммы, которые должны заставить задуматься всех, кто привык задумываться
Прямо скажем, отличий от заводского трансформатора немного. Попробуем увеличить число витков трансформатора. Намотаем на то же кольцо три обмотки по 35 витков
Снимем осциллограммы с таким вариантом исполнения трансформатора
Вот так гораздо лучше! Уложить три обмотки по 35 витков в окно кольца непросто, но ради великой цепи изготовления хорошего трансформатор и обеспечения долгой работы сварочного аппарата нужно постараться.
Теперь рассмотрим предложенный кем-то вариант установки серийного промышленного трансформатора МИТ-4В
Кто предлагает - говорит, что подходит идеально. Установим трансформатор МИТ-4В на стенд и снимем осциллограммы
Вполне прилично, кстати! Единственный недостаток: для установки трансформатора МИТ-4В в плату придётся изогнуть его выводы и обязательно надеть на них отрезки изолирующей трубки для исключения возможных замыканий.
Теперь возьмём кольцо К28 х 16 х 9 из феррита М1000НН и намотаем на него три обмотки по 42 витка
Осциллограммы с этим вариантом трансформатора
В этом варианте импульсы хорошей формы, но на переднем фронте виден игольчатый выброс. Такой трансформатор нам не подойдёт, да и разместить его между радиаторами силовых транзисторов будет непросто. Возможно, с меньшим числом витков выброс исчезнет, нужно провести дополнительные эксперименты.
Я купил в Китае ферритовые кольца К18 х 12 х 8 из феррита с заявленной магнитной проницаемостью 10000! Стоимость пяти колец составила вместе с доставкой в Тверь 63 рубля в ноябре 2024 года. Давайте попробуем намотать трансформатор на таком кольце
Я намотал три обмотки по 30 витков. Осциллограммы получились такие:
Восторга нет. Импульсы в народе говорят - как украли. Не пойдёт.
Давайте намотаем на том же кольце три обмотки по 40 витков
Опять всё плохо. Видимо, китайцы изготовили кольца из какого-то непонятного материала, не очень подходящего для наших с вами целей. Мы же не фильтр радиопомех делаем.
Теперь трансформатор, изготовленный как раз из фильтра радиопомех от блока питания АТХ марки QORi 600CG
Четыре вывода каркаса этого дросселя устанавливаются в отверстия платы с небольшой подгибкой (отверстия в плате 15 х 15 миллиметров, выводы дросселя 14,5 х 15 миллиметров), а ещё два вывода образуют свободные концы обмоточного провода диаметром 0,5 миллиметра, которым намотан дроссель. Естественно, для перемотки дроссель необходимо разобрать, не разбив магнитопровод, размотать обмотки и тем же проводом намотать новые обмотки. Я намотал по 28 витков в каждой обмотке. Давайте посмотрим получившиеся осциллограммы
Передний фронт не идеален, но аппарат с таким трансформатором работает у моего товарища уже пять лет. Возможно, стоит поэкспериментировать с числом витков, при ремонте аппарата для себя такие эксперименты вполне допустимы.
Что ещё можно использовать при изготовлении трансформатора? Дроссели из Электронной ПускоРегулирующей Аппаратуры (ЭПРА) от офисных светильников с трубчатыми люминесцентными лампами. В наше время такие светильники массово выбрасывают, а ведь в них есть ценнейшие для нас с вами компоненты. Эти дроссели намотаны на каркасах, которые по расположению выводов полностью совпадают с отверстиями на плате. Я разобрал два таких дросселя и намотал на их каркасах три обмотки по 28 витков в каждой обмоточным проводом диаметром 0,35 миллиметра, взятым из обмотки петли размагничивания выброшенного кем-то цветного ЭЛТ телевизора
Оба трансформатора собраны с ферритовыми сердечниками Ш5 х 5 из материала N87. Осциллограммы с этими трансформаторами получились ожидаемо одинаковыми
Выброс на переднем фронте не превышает по амплитуде 16 вольт, а с реальной комплексной нагрузкой (затвор IGBT) этот выброс будет ещё меньше за счёт влияния ёмкости затвора. Так что использовать дроссели от ЭПРА можно и нужно!
И на десерт - РЕКЛАМА трансформаторов, которые я изготавливаю на покупных каркасах с сердечниками Ш5 х 5 из материала РС40. Я наматываю три обмотки по 28 витков обмоточным проводом диаметром 0,35 миллиметра. Каркасы своими выводами устанавливаются в отверстия платы без каких-либо доработок
Осциллограммы с этими трансформаторами выглядят так
Я изготавливаю эти трансформаторы при необходимости ремонта аппаратов и иногда на продажу, если просят. Аппараты с таким трансформаторами работают, случаев выхода из строя не отмечено.
Обращаю особое внимание всех, кто будет изготавливать трансформатор на Ш-образном магнитопроводе из двух половин. Магнитопровод данного трансформатора должен быть собран БЕЗ ЗАЗОРА!
Я рассмотрел несколько вариантов замены и изготовления трансформаторов гальванической развязки для сварочных аппаратов. Каждый, кому потребовалось отремонтировать инверторный сварочный аппарат BlueWeld Prestige, Telwin Tecnica, Telwin Force, Telwin Technology (да-да, и в этих аппаратах с завода устанавливают трансформатор типа TI117303 или TI120303), может воспользоваться материалами, изложенными в настоящей статье.
Я с благодарностью приму конструктивные замечания, при необходимости дополню статью. Предлагайте ещё варианты изготовления ТГР "из ничего" - попробую реализовать и испытать.
Публикации моих статей на Дзен не приносят мне никакого дохода. И ладно бы просто доход не приносили! Ведь подготовка материалов требует больших усилий и затрат времени. Поэтому, если вам интересно читать статьи по ремонту электроники, и вы хотите помочь развитию моего канала, то я буду весьма благодарен вашим пожертвованиям на карту Сбер 2202 2061 0277 2519