Сварочный инвертор Кедр MMA220F

4 ноября 2015

Сварочный инвертор китайского производства Кедр MMA220F

Введение. От данного ремонта мы безуспешно отбивались, мол не наша специфика, долго разбираться со схемотехникой. Но разобрав аппарат были удивлены, ничего сложного, классический ИБП двойного преобразования, только очень грязный, пыльный и выполнен намного проще. Приятным бонусом было наличие схемы на сварочный инвертор Кедр MMA220F и ремонтной документации, но они больше помешали, чем помогли, точнее увеличили время нахождения в ремонтной мастерской, схема наступила на больную мозоль, в свое время пытались собрать самодельный ИБП, однако безуспешно, а тут такой образчик. Схему перешерстили вдоль и поперек, на предмет что бы слизать у хитроумных китайцев.  Поломка характерна для маломощных инверторов, соответственно диагностика и ремонт не представляет особых сложностей, но схема вызвала зависть.
Неисправность со слов заказчика. Сварочный инвертор китайского производства Кедр MMA220F не включается.


Первичная диагностика. Не включая аппарат в сеть, проверяем входные и выходные цепи, благо это можно сделать не разбирая. Проверка входных цепей диодного мостика BD1 (S50VB100 – 1000В, 50А, пиковый ток 500А) показала, входное сопротивление инвертора в норме (около 6 МОм). На выходных клеммах прозванивается диод, в одну сторону падение напряжения 0.350В, в другую обрыв, что тоже соответствует норме.


Сварочный инвертор Кедр MMA220F со снятым кожухом.

Ремонт. Так как практика ремонтов инверторов показывает, что проверку надо начинать с силовых элементов, как и следовало ожидать оказались неисправными IGBT транзисторы G1, G14 (FGH60N60SMD), по одному ключу в каждом плече. Рассматриваемый инвертор выполнен по схеме «косого моста», а значит в проверке цепей управления особо не нуждается так как ключи включаются одновременно, при этом исключается возможность короткого замыкания при выходе драйверов или узла управления. Не смотря на то что второй ключ в плече оказался исправным, решили не рисковать и поменяли все четыре IGBT транзистора G1+G2(FGH60N60SMD) и G13+G14 (FGH60N60SMD), так как транзисторы относительно дорогие. Замена силовых элементов полностью устранила неисправность.
Заключение. Инвертор собрали, заглянули в схему и… снова разобрали, на этот раз для внимательного изучения схемотехники, а посмотреть было на что. Особенно впечатлили вторичные цепи, не смотря на рабочие напряжения 22-30В и напряжение холостого хода в 60В, конденсаторы вторичного фильтра имеют рабочее напряжение 2-3 кВ, можно представить какой ад творится во вторичных цепях, собственно «косой мост» предполагает наличие выбросов во вторичных цепях из-за дроселя L4(16мкГн), он здесь не фильтрующий, а накачивающий. Вторым моментом, который удивил, это использование быстродействующих диодов D1, D2 (MM60FU30 – 300В,60А) итого 120А, при заявленном выходном токе 220А, «косой мост» это трёхактный преобразователь и рассчитывается несколько иначе, чем классический обратноход, но все же 120А хоть и в одном такте при нагрузке в 220А, это как то напрягает. Третьим моментом, который больше развеселил чем удивил, это цена на силовые ключи, так как ключи дорогие, мы решили сэкономить и поставить более дешевый IGBT транзистор FGH60N60SFD (диапазон рабочих температур до 150С) вместо родного FGH60N60SMD (диапазон рабочих температур до 175С), такая замена оправдана, так как на одном радиаторе мы обнаружили терморезистор для контроля температуры, а значит перегрев в этом инверторе не пущен на самотек. Однако, как выяснилось, транзистор FGH60N60SFD имел более высокий ценник, чем его более лучший собрат FGH60N60SMD.


Следы попадания жидкости внутрь сварочного инвертора. 

На плате были обнаружены следы попадания жидкости поэтому на вопрос заказчика о причинах неисправности мы однозначный ответ не смогли дать, либо сварка толстым электродом (4,0-6,0) продолжительное время, либо сварочный инвертор был включен после заливки водой в непросушенным состоянии.
Совсем немного теории. Такой инвертор работает по однотактной схеме, значит управление не требует особых усилий от инженера разработчика, все IGBT транзисторы управляются однополярными импульсами и открываются одновременно, что значительно упрощает схему. В теории схема работает в три такта.


Прямой ход

Прямой ход, оба ключа G1+G2(FGH60N60SMD) и G13+G14 (FGH60N60SMD) открыты и энергия заряженного конденсатора входного выпрямителя С1, С2, С3 (560мкФ*400В) через трансформатор T1 передается во вторичную цепь через диод  D1+D2 (MM60FU30 – 300В,60А)  насыщает дроссель L4(16мкГн) и непосредственно уходит в нагрузку.


Обратный ход

Обратный ход, оба ключа G1+G2(FGH60N60SMD) и G13+G14 (FGH60N60SMD) закрыты и насыщенный трансформатор T1 через диоды D5, D6(MUR1560) отдает накопленную энергию обратно в выпрямитель. В теории на этом этапе сердечник трансформатора должен полностью размагнитится. Во вторичных цепях дроссель L4(16мкГн) через диоды D3, D4(MUR1560) питает нагрузку.

Пауза.

Пауза оба ключа G1+G2(FGH60N60SMD) и G13+G14 (FGH60N60SMD) закрыты и трансформатор T1 стоит с размагниченным сердечником. В теории по трансформатору не должны протекать токи. Во вторичных цепях дроссель L4(16мкГн) через диоды D3, D4(MUR1560) питает нагрузку.
К сожалению на практике все обстоит несколько иначе, получить третий режим без точного расчета нереально за счет паразитных емкостей транзисторов, трансформатора и грифлика выпрямительных диодов, сколько мы не пытались собрать подобный инвертор в результате получается прибор по уничтожению силовых ключей.