WECO tig welder 200AC/DC problem konverter

[suske]

Pozdrav kolegama,

Muči me jedan invertorski TIG aparat za zavarivanje već nekoliko dana pa da pitam kolege da nije neko već imao na servisu sličan ili možebiti isti ovakav.

Po kutiji to je neki noname ali sam malo pronjuškao pa sam skontao da je isti ovakav. Uputstvo za upotrebu:

Kod: Označi sve

http://sisabsweden.se/wp-content/uploads/2013/06/200ACDC-Svensk.pdf

Kutija je drugačije boje ali ništa neobično jer mnogi "proizvođači" prodaju tuđu robu samo prefarbanu.
Na svim pločama piše Weco.

Problem je sa invertorom. Već se neko igrao majstora pa je stavio druge IGBT tranzistore koji su naravno stradali pri prvom uključenju i sad ja nemogu da znam da li su ovi tranzistori neka neadekvatna zamjena ili su originalno bili baš ovakvi.

Ivertor radi na cca 50kHz. Tranzistori se griju i bez opterećenja na sekundaru transformatora. Tranzistori su u H mostu 4 komada. Interesantno da se tranzistori griju čak i kada sam most otkačio sa transformatora. Sumnjam da bi td(off) vrijeme moglo biti problematično a nemam hitrije tranzistore da probam sa njima.

Koristilo bi kada bi neko znao koji tranzistori su originalno u ovom aparatu. Ovi koje sam ja zatekao su G30N60 tj. SGW30N60. Imaju td(off) tipično 324ns što nije baš za pohvaliti čini mi se.

Igrao sam se sa osciloskopom oko pobude i sve mi djeluje uredno. Imam neke blesave tranzistore u kolu gejta oznaka ZTX851 i jedan mi je stradao a zamjene za njega baš i nema. Ubacio sam neki tranzistor privremeno i pobuda radi dobro ali se kako sam već rekao tranzistori griju i kada most visi bez opterećenja što znači da se struja zatvara po vertikalama mosta zbog lošeg tajminga vjerovatno. Kompletan sklop invertora je urađen diskretno sa šačicom standardnih cmos kola i par komparatora i pojačala tako da je dead time vjerovatno definisan nekim RC članom pa bih mogao da jurim za tim i prilagodim ali prvo da potražim original tranzistore ako je moguće.

Mogu da kačim i slike ako je od koristi.

Poz...

[suske]

Evo da okačim dio šeme tj. tačnije izlazni dio čopera sa šemom pobude gejta. Možda još nekom bude od koristi.
Uglavnom aparat mi još visi na stolu. :)
Imam skinut i ostatak šeme ali nije provjereno pa nebih da kačim.
Htio sam da nađem sagovornika da zajedno analiziramo ovaj dio šeme jer nemam baš mnogo iskustva oko servisa ovakvih stvari.

Malo me buni to što analizom kola nisam uspio naći dio sklopa koji egzaktno definiše "dead time".
Tipično vrijeme uključenja kod IGBT i MOSFET tranzistora je kraće od vremena isključenja pa je "dead time" neophodan kako nebi došlo do istovremenog uključenja dva tranzistora koji su vezani u seriju prilikom promjene stanja jer tada dolazi do kratkog spoja po vertikali kroz ta dva tranzistora što je destruktivno po tranzistore.

Na priloženoj šemi se vidi kako izgleda pobudno kolo. Svaki gejt ima vlastito izolovano pobudno kolo. Komponente ovog kola koliko ja mogu da zaključim služe za dvije funkcije a to je ograničenje napona gejta prilikom uključenja i brzo praznjenje gejta prilikom isključenja tranzistora.

U ovom dijelu sklopa moralo bi se naći i kolo koje definiše "dead time" a ja ga baš i ne vidim, pa ako neko može da malo pripomogne s ovim...

[buzdumra]

jes ti siguran da si dobro nacrto ?

[suske]

Ne znam u koji dio šeme sumnjaš ali 99,9% sam siguran da je tako.

Šema naravno nije kompletna što se da primjetiti jer druga dva IGBT tranzistora takođe imaju identičan pobudni sklop koji nije nacrtan.

[buzdumra]

aha skonto sam leva i desna strana , recimo jedan zatvoren prema 300v na drugoj zatvoren prema masi , pa na smenu

Malo me buni to što analizom kola nisam uspio naći dio sklopa koji egzaktno definiše "dead time".

to je uradjeno frekventno i otpor 1k sa zenericom se nalazi na naizmenicnom delu zajedno sa tim kapaciteom okida , frekvencija je manje bitna ona bi trebalo da je ...klizna',. cak i da ostane jedan ukocen (kratak spoj ) na drugoj strani se nece desit nista zbog kapaciteta ,a pobudni trafo bi trebalo da ostane blokiran


mislim da se to greje standardno ako pobuda nije dovoljno "visoka" jer frekvencija je verovatno nebitna koliko god da bila onaj na drugoj stani drzi isto kontra
probaj to sto si rekao
stavis brze fetove pa da vidis dal ce se grejati , mozes za probu i na zice mozda da izmeris impuls na ulazu u pobudu i na gejtu sa nekim dvokanalcom....

[suske]

Malo kasnim bio sam na putu...

Razmišljam o ovome što si napisao za okidanje. Meni se ne čini da tu zenerica okida IGBT.
Posmatrajmo gornji desni dio šeme. Po meni za slučaj kada je gorni izvod sekundara impulsnog transformatora pozitivan a donji negativan gejt se nabija direktno iz impulsnog transformatora a kroz otpornik od 15R i diodu.
RC član koji čine 22R i 10nF po meni možemo zanemariti jer oni čine snubber kolo koje "guta" tranzijente.
Nisam mjerio ali mislim da je zenerica 15V.
Znači gejt se nabija energijom iz transformatora do amplitude od recimo Uz tj. 15V + eventualno par stotina milivolti uzrokovanih pn spojevima tranzistora i diode što je za ovaj slučaj zanemarivo malo.
Kada amplituda na katodi zenerice dostigne vrijednost vođenja zenerice tada se u igru uključuje tranzistor ZTX851 jer se struja zenerice zatvara kroz spoj baza-emiter pa tranzistor vodi.
Ovaj tranzistor može da podnese struje i do 20A tako da je sada napon na gejtu čvrsto limitiran ovim kolom tako da ostaje u bezbjednim marginama. Ovim je gejt IGBT tranzistora nabijen i on vodi.

Ja tu ne vidim nikakav delay koji bi predstavljao "dead time" u koliko ja to ispravno posmatram.

Pražnjenje gejta je naravno druga priča.

Mjerkao sam sa dvokanalcem malo pa ću vidjeti da okačim i to.

[Majstor Duja]

Ne razumem kakav ti DT treba ovde? Primar pobudnog trafoa dobije +impuls, zatim sve miruje, dobije -impuls, sve miruje, +impuls...itd.
DT je definisan u kontroleru a ne u sekundaru pobudnog kola...

Zenerka bi morala da bude 15V i "pegla" spiceve koji lako uniste gejt igbt-a. Bipolarni tranzistor je tu da imas vecu strminu kod zatvaranja gejta zbog parazitivne kapacitivnosti spoja...

[buzdumra]

ne zaboravi da kroz zenerku prolazi poluperioda
Dujo ja sam mislijo na vreme kao mogucu brzinu sve zavisi od frekvecije zasicenja trafoa.
igbt ja razlikujem sto ima vise fetova u jednom sklopu ili?

[Majstor Duja]

Mislim da kroz zenerku ne prolazi nista dok napon ne predje treshold, onda visak otvori bazu, napuni taj kond na bazi i zakuca gejt igbt-a za neko vreme.
Zasicenje jezgra nema veze sa frekvencijom vec sa prenosom snage, fluksom.
Poslednju recenicu ne razumem.

[buzdumra]

zar ovo nije obicni mos n-fet?

naravno preko 15V za diodu jedna polu perioda , ne moze proci cela ,..

[Majstor Duja]

Pa ne bas, igbt je spoj bipolarca i gejta od mosfeta.
Zamisli da imas tunel od tacke a do tacke b i da magnetnim poljem suzavas taj tunel. To je fet - field effect transistor
Sad zamisli jedan NPN tranzistor na ciju si bazu nakacio umesto P spoja - gejt jer kod bipolarca, preko baze, ti fizicki, elektronima, upravljas protokom struje a kod gejta toga nema, vec se razvija polje sile koja gushi ili oslobadja protok - laicki receno.
Najlakse bi bilo da zamislis da je IGBT bipolarac sa fetom na bazi...mada bas nije tako jednostavno. Radi se o razlici u debljini i obliku prelaznog sloja (gejt, baza)...sad cu da ti nacrtam jer sam dobre volje :)

uproscen poprecni presek:

npn fet.jpg (14.54 KiB) Pregledano 2581 put.

Kod NPN-a baza je fizicki vrlo tanak premaz ismedju dve ploce (kolektor,emitor) a kod feta je gejt kao krofna sa rupom u cijoj se sredini nalazi materijal za sors i drejn.

E sad, IGBT je sve to zajedno:

Prebacicu u elektroniku jer tema nema bas puno veze sa alatima...

Da se vratim na temu:
prosecni IGBT mogu pouzdano da rade samo do 20kHz tako da proveri opet tih 50kHz... za to se koriste posebni namenski tranzistori kao ultra fast igbt.

http://www.st.com/web/en/resource/techn ... 142662.pdf
http://www.infineon.com/dgdl/SIGC156T12 ... 35afbe6386

[buzdumra]

mafija si ti , ja sam uvek kontao da je igbt u jednom hibridu-modulu od ovoga

i skroz sam mislio da neprave integrisano a to je samo definicija

[suske]

Ne razumem kakav ti DT treba ovde? Primar pobudnog trafoa dobije +impuls, zatim sve miruje, dobije -impuls, sve miruje, +impuls...itd.
DT je definisan u kontroleru a ne u sekundaru pobudnog kola...

Zenerka bi morala da bude 15V i "pegla" spiceve koji lako uniste gejt igbt-a. Bipolarni tranzistor je tu da imas vecu strminu kod zatvaranja gejta zbog parazitivne kapacitivnosti spoja...

Kako ja vidim stvari ovdje ne postoji mirovanje.
Kad se mašinerija pokrene ona se ne zaustavlja tj. ne vidim način kako da isključiš oba IGBT-a na jednoj strani mosta.
Vidi se kako su označeni izvodi na imp. tr.
Na primatnoj strani imp. tr. se nalazi mali H most koji invertuje primarnu stranu. Polariteti su tako usklađeni da kada jedan tranzistor vodi drugi je zakočen i obrnuto. Ne postoji način da se putem pobude isključe a ni da se uključe oba tranzistora u isto vrijeme. Naravno invertor je kapacitivno spregnut sa transformatorom pa je dovoljno da prestane da osciluje i da sve stane ali tranzistori ostaju u stanju vođenja još relativno dugo.

Već sam rekao da je zenerica vjerovatno 15V tako da si tu u pravu. Samo što bih ja rekao da špiceve tj. tranzijente ne pegla zenerica nego bipolarni tranzistor. Zenerica određuje radnu tačku napona pobude gejta.
Isto tako mislim da si u pravu vezano za strminu prilikom zatvaranja IGBT-a. Sklop je napravljen pametno pa jedan tranzistor igra višestruku ulogu.

E sada oko DT.
Pošto se kako sam već rekao tranzistori naizmjenično uključuju i isključuju bez međustanja u prelaznom vremenu kada se smjenjuju stanja tranzistora dolazi do problema jer se stanja tranzistora susreću na pola puta. Onaj koji je bio uključen se isključuje a onaj isključeni se uključuje. Kako je tipično vrijeme isključenja duže od vremena uključenja, neminovno je da će onaj koji se uključuje zateći onog drugog dok je još uključen pa če doći do kratkotrajnog proticanja ogromne struje kroz oba kolektor-emitor spoja. To izaziva kumulativno zagrijavanje oba tranzistora i na koncu do samouništenja.
Iz ovoga ja zaključujem da je DT neophodan pogotovo na ovako visokim frekvencijama i da on mora biti definisan baš ovdje a nikako u kontroleru jer kontroler nemože da odvoji isključenje jednog od uključenja drugog tranzistora.

Kako inače objasniti pojavu da se tranzistori griju i kada most visi u vazduhu tj. kada nema opterećenja. Jedini put zatvaranja struje tada je na gore opisani način.

[suske]

Da se vratim na temu:
prosecni IGBT mogu pouzdano da rade samo do 20kHz tako da proveri opet tih 50kHz... za to se koriste posebni namenski tranzistori kao ultra fast igbt.

http://www.st.com/web/en/resource/techn ... 142662.pdf
http://www.infineon.com/dgdl/SIGC156T12 ... 35afbe6386

Pa da to i mene brine zapravo.
Kako sam rekao u uvodu teme neko je već majstorisao pa je mijenjao tranzistore a nema nigdje oznaka šta je tu bilo prije.
Ljudi često misle da ako je tranzistor iste ili približne struje, napona i snage da je odmah i zamjenski dok se ostale karakteristike zanemaruju.

Što se tiče frekvencije ona je 99% 50kHz.
Previše sam umoran da sada hvatam skrinove na osciloskopu pa ću to kasnije da napravim.

Ljudi hvala na ovoj diskusiji, svakako mi je od velike pomoći. Volim kad se zakuha jer se tu nešto mora izroditi.

[buzdumra]

kakav je oblik signala ili mali razmak za prolaz kroz nulu do 15v , mozes stavit zener od 16V da povecas

[Majstor Duja]

Ne shvatam sta vas sad buni?
Ok, nisam znao kakva je kontrola u primaru, mada i ako tamo nema DT kontrole, kondenzator na gejtu IGBT moze lako da odradi DT jer drzi gejt zakucan (igbt ne provodi) dovoljno dugo da se ne napravi shoot-through-current ili prostrujavanje grane igbt-ova.
Pre bih rekao da je neko, kako je i zakljuceno, stavio neodgovarajuce "obicne" igbt tranzistore koji jednostavno, zbog parazitivne kapacitivnosti i arhitekture ne odradjuju on/off dovoljno brzo i to je sve.

[suske]

{nemoj citirati predhodni post kad na njega odgovaras, to se podrazumeva ako je tvoj post sledeci}

Prostrujavanje grane je pravi izraz. :ccccc:

Da donijeli smo zaključak ali šta sad? Sad bi neko trebao da se javi i da kaže koji tranzistori idu o ovaj aparat.

Ultra fast IGBT tranzistori nisu jeftina roba za eksperimentalno određivanje prave mjere.

U prilogu jedna low res. fotka čisto da se zna koja ploča je u pitanju.

[Majstor Duja]

Znas kako suske - ne postoji nesto kao "besplatan rucak".
- znas koja je maksimalna struja pretvaraca (pise na aparatu)
- znas kolika je struja po grani max/2
- znas kolika je struja po poluperiodi grane max/4
= imas masu datasheetova na net-u pa uporedi ono sto mozes da kupis sa onim sto ti je potrebno...

Savet: kupi prvo 4 igbt, mozes i slabija ali za freq>100kHz - montiraj ih i probaj, ako radi sve ok (sve setovano na minimalnoj izlaznoj struji) kupi i ostale (ako ima ostalih) ako ne kupi neke jace...recimo mozes da porucis G30N60 iz Farnell-a, svaka radnja radi dobavljanje uz skromnu finansijsku nadoknadu.

Kod: Označi sve

http://uk.farnell.com/fairchild-semiconductor/hgtg30n60a4/igbt-n-600v-75a-to-247/dp/1095113

ili zamenu koju nude

Kod: Označi sve

http://uk.farnell.com/fairchild-semiconductor/sgh80n60ufdtu/igbt-600v-80a-to-3p/dp/1057675?whydiditmatch=rel_3&matchedProduct=G30N60&matchedProduct=G30N60&whydiditmatch=rel_3

[Stolle]

Ima li nekakvih oznaka na toj ploči? Kad slikaš, slikaj uvek bez blica na dobrom svetlu.

[suske]

Znas kako suske - ne postoji nesto kao "besplatan rucak".
- znas koja je maksimalna struja pretvaraca (pise na aparatu)
- znas kolika je struja po grani max/2
- znas kolika je struja po poluperiodi grane max/4
= imas masu datasheetova na net-u pa uporedi ono sto mozes da kupis sa onim sto ti je potrebno...

Savet: kupi prvo 4 igbt, mozes i slabija ali za freq>100kHz - montiraj ih i probaj, ako radi sve ok (sve setovano na minimalnoj izlaznoj struji) kupi i ostale (ako ima ostalih) ako ne kupi neke jace...recimo mozes da porucis G30N60 iz Farnell-a, svaka radnja radi dobavljanje uz skromnu finansijsku nadoknadu.

Kod: Označi sve

http://uk.farnell.com/fairchild-semiconductor/hgtg30n60a4/igbt-n-600v-75a-to-247/dp/1095113

ili zamenu koju nude

Kod: Označi sve

http://uk.farnell.com/fairchild-semiconductor/sgh80n60ufdtu/igbt-600v-80a-to-3p/dp/1057675?whydiditmatch=rel_3&matchedProduct=G30N60&matchedProduct=G30N60&whydiditmatch=rel_3

Jap, slažem se za ovo u vezi ručka ručka.

Zapravo sada nešto gledam i G30N60 su upravo ti koji su mi na stolu popucali kao kokice i to baš ovi od Fairchild-a.
Ja sam na brzinu zaključio da su to SGW30N60 a zapravo sada vidim da su to izgleda HGTG30N60
Nema druge nego da se nabave nova 4 komada pa sve polako iz početka. Probaću nešto da skombinujem pa javim rezultate.

Hvala mnogo na pomoći.