K3525a описание принцип работы схема включения

В настоящее время существует огромное количество различных микросхем, или микрочипов, которые используются в самых различных блоках питания аппаратуры. Если говорить обобщенно, интегральная микросхема представляет собой пластмассовый прямоугольник с гибкими выходами, внутри которого находится вся «умная начинка».

uc3843 — описание, принцип работы, схема включения

Микросхема uc3843 — интегральная схема (ИС), которая предназначена для построения стабилизированных импульсных источников питания с широтно-импульсной модуляцией. В промышленном производстве выпускается в корпусах типа SOIC-8(14), DIP-8.

Основным принципом работы можно назвать применение вместе с uc3843 МОП транзистора. Это объясняется тем фактом, что мощность выходного каскада uc3843 незначительная. Поскольку амплитуда выходного сигнала может достигать напряжения питания МС, в качестве ключа используют МОП-транзистор.

Схема включения uc3843 приведена на рисунке.

Рисунок 1. Схема включения uc3843

uc3842 — описание, принцип работы, схема включения

uc3842 является широтно-импульсным контроллером, который применяется в основном, в преобразователях постоянного напряжения. Очень часто uc3842 используют в блоках питания различной аппаратуры. Подобный элемент можно встретить в «начинке» современных телевизоров и компьютерных мониторов.

Микросхема uc3842 имеет восемь выводов, каждый из которых выполняет свое предназначение:

• на первый подается напряжение;
• второй нужен для создания обратной связи;
• в случае подачи на третий вывод напряжения более 1В, на выходе МС не будет никаких импульсов;
• четвертый — место подключение переменного резистора;
• пятый — общий;
• шестой служит для снятия ШИМ-импульсов;
• седьмой необходим для подключения питания от 16 до 34В, в нем срабатывает защита от перенапряжения;
• восьмой подключается специальное устройство, которое стабилизирует частоту импульсов.

Типовая схема включения микрочипа uc3842 представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Типовая схема включения uc3842

ka3525a — описание, принцип работы, схема включения

ka3525a — это импульсные стабилизаторы напряжения от производителя Fairchild. Он позволяет обеспечить внутренний мягкий старт, контроль времени. Схема включения отображена на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема подключения микрочипа ka3525a

uc3845 — описание, принцип работы, схема включения

uc3845 — это универсальный микрочип для однотактных преобразователей напряжения. Используется в прямо- и обратноходовых преобразователях. Работает в режиме реле и полноценного ШИМ стабилизатора напряжения с ограничениями по току. Во время перегрузки микрочип переходит в режим стабилизации тока. Чтобы обеспечить стабилизацию напряжения, необходимы дополнительные резисторы и транзистор.

Принцип работы ШИМ uc3845 основан на контроле среднего значения выходного напряжения и максимального значения тока. Если уменьшается нагрузка, выходное напряжение увеличивается. Амплитуда на токоизмерительном резисторе уменьшается, длительность импульса уменьшается до восстановления баланса между напряжением и током.

Схема включения микросхемы (8 выводов) uc3845 отображена на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема включения микрочипа uc3845

sg3525 — описание, принцип работы, схема включения

Микросхема sg3525 — широтно-импульсный модулятор в интегральном исполнении. Обеспечивает повышение производительности и уменьшение числа внешних деталей при проектировании и производстве всех видов импульсных источников питания. Имеет встроенный источник опорного напряжения +5,1В. Вход генератора обеспечивает синхронизированную работу различны устройств. sg3525 имеет встроенный плавный пуск схемы, что обеспечивается благодаря наличию внешнего конденсатора. Входные каскады микросхемы обеспечивают ток на выходе до 400 мА .

Схема подключения видна на рисунке 5.

Рисунок 5. Схема подключения ШИМ sg3525

uc3844 — описание, принцип работы, схема включения

Микросхема uc3844 широко распространена в импульсных блоках питания компьютерной и различной бытовой техники. uc3844 используется для управления полевым ключевым транзистором в схемах ИБП.

Микрочипы uc3844 разработаны специально для DC-DC преобразователей, поскольку преобразовывают постоянное напряжение одной величины в постоянное напряжение другой величины.

Если напряжение питания в норме, на выводе 8 появляется напряжение +5В, которое приводит в запуск генератор OSC.

Производством чипов uc3844 занимаются фирмы UNITRODE, ST и TEXAS INSTRUMENTS.

Схема включения отображена на рисунке 6.

Рисунок 6. Схема включения микрочипа uc3844

uc3846 — описание, принцип работы, схема включения

ШИМ контроллер uc3846 имеет 16 выводов. Основные принципы работы можно обозначить тезисами:

• если на 16 выводе напряжение ниже 0,35В, выходные импульсы на выводах 11 и 14 будут заблокированы полностью;
• если на выводе 1 напряжение низкое (ниже 0,35В), результат будет таким же;
• на 2 выводе напряжение должно составлять 5,1В;
• 13 и 15 выводам соответствует напряжение питания 8-40В;
• вывод 10 построен для внешней синхронизации в схеме;
• 9 и 6 выводы нужны для подключения резистора и конденсатора, которые будут задавать частоту работу ШИМ;
• выводы 3,4, а также 5,6 служат для сигналов ошибок общей схемы источника питания или преобразователя;
• вывод 12 — общий провод;
• вывод 7 — выход усилителя ошибки;
• вывод 1 — ограничение предельного тока.

Основная схема включения микрочипа uc3846 представлена на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема включения микрочипа uc3846

Раньше для питания устройств использовали схему с понижающим (или повышающим, или многообмоточным) трансформатором, диодным мостом, фильтром для сглаживания пульсаций. Для стабилизации использовались линейные схемы на параметрических или интегральных стабилизаторах. Главным недостатком был низкий КПД и большой вес и габариты мощных блоков питания.

Во всех современных бытовых электроприборах используются импульсные блоки питания (ИБП, ИИП – одно и то же). В большинстве таких блоков питания в качестве основного управляющего элемента используют ШИМ-контроллер. В этой статье мы рассмотрим его устройство и назначение.

Определение и основные преимущества

ШИМ-контроллер – это устройство, которое содержит в себе ряд схемотехнических решений для управления силовыми ключами. При этом управление происходит на основании информации полученной по цепям обратной связи по току или напряжению – это нужно для стабилизации выходных параметров.

Иногда, ШИМ-контроллерами называются генераторы ШИМ-импульсов, но в них нет возможности подключить цепи обратной связи, и они подходят скорее для регуляторов напряжения, чем для обеспечения стабильного питания приборов. Однако в литературе и интернет-порталах часто можно встретить названия типа «ШИМ-контроллер, на NE555» или «… на ардуино» – это не совсем верно по вышеуказанным причинам, они могут использоваться только для регулирования выходных параметров, но не для их стабилизации.

Аббревиатура «ШИМ» расшифровывается, как широтно-импульсная модуляция – это один из методов модуляции сигнала не за счёт величины выходного напряжения, а именно за счёт изменения ширины импульсов. В результате формируется моделируемый сигнал за счёт интегрирования импульсов с помощью C- или LC-цепей, другими словами – за счёт сглаживания.

Вывод: ШИМ-контроллер – устройство, которое управляет ШИМ-сигналом.

Основные характеристики

Для ШИМ-сигнала можно выделить две основных характеристики:

1. Частота импульсов – от этого зависит рабочая частота преобразователя. Типовыми являются частоты выше 20 кГц, фактически 40-100 кГц.

2. Коэффициент заполнения и скважность. Это две смежных величины характеризующие одно и то же. Коэффициент заполнения может обозначаться буквой S, а скважность D.

где T – это период сигнала,

Коэффициент заполнения – часть времени от периода, когда на выходе контроллера формируется управляющий сигнал, всегда меньше 1. Скважность всегда больше 1. При частоте 100 кГц период сигнала равен 10 мкс, а ключ открыт в течении 2.5 мкс, то коэффициент заполнения – 0.25, в процентах – 25%, а скважность равна 4.

Также важно учитывать внутреннюю конструкцию и предназначение по количеству управляемых ключей.

Отличия от линейных схем потери

Как уже было сказано, преимуществом перед линейными схемами у импульсных источников питания является высокий КПД (больше 80, а в настоящее время и 90%). Это обусловлено следующим:

Допустим сглаженное напряжение после диодного моста равно 15В, ток нагрузки 1А. Вам нужно получить стабилизированное питание напряжением 12В. Фактически линейный стабилизатор представляет собой сопротивление, которое изменяет свою величину в зависимости от величины входного напряжения для получения номинального выходного – с небольшими отклонениями (доли вольт) при изменениях входного (единицы и десятки вольт).

На резисторах, как известно, при протекании через них электрического тока выделяется тепловая энергия. На линейных стабилизаторах происходит такой же процесс. Выделенная мощность будет равна:

Так как в рассмотренном примере ток нагрузки 1А, входное напряжение 15В, а выходное – 12В, то рассчитаем потери и КПД линейного стабилизатора (КРЕНка или типа L7812):

Pпотерь=(15В-12В)*1А = 3В*1А = 3Вт

Тогда КПД равен:

Если же входное напряжение вырастит до 20В, например, то КПД снизится:

Основной особенностью ШИМ является то, что силовой элемент, пусть это будет MOSFET, либо открыт полностью, либо полностью закрыт и ток через него не протекает. Поэтому потери КПД обусловлены только потерями проводимости

И потерями переключения. Это тема для отдельной статьи, поэтому не будем останавливаться на этом вопросе. Также потери блока питания возникают в выпрямительных диодах (входных и выходных, если блок питания сетевой), а также на проводниках, пассивных элементах фильтра и прочем.

Общая структура

Рассмотрим общую структуру абстрактного ШИМ-контроллер. Я употребил слово "абстрактного" потому что, в общем, все они похожи, но их функционал все же может отличаться в определенных пределах, соответственно будет отличаться структура и выводы.

Внутри ШИМ-контроллера, как и в любой другой ИМС находится полупроводниковый кристалл, на котором расположена сложная схема. В состав контроллера входят следующие функциональные узлы:

1. Генератор импульсов.

2. Источник опорного напряжения. (ИОН)

3. Цепи для обработки сигнала обратной связи (ОС): усилитель ошибки, компаратор.

4. Генератор импульсов управляет встроенными транзисторами, которые предназначены для управления силовым ключом или ключами.

Количество силовых ключей, которыми может управлять ШИМ-контроллер, зависит от его предназначения. Простейшие обратноходовые преобразователи в своей схеме содержат 1 силовой ключ, полумостовые схемы (push-pull) – 2 ключа, мостовые – 4.

От типа ключа также зависит выбор ШИМ-контроллера. Для управления биполярным транзистором основным требованием является, чтобы выходной ток управления ШИМ-контроллера не был ниже, чем ток транзистора деленный на H21э, чтобы его включать и отключать достаточно просто подавать импульсы на базу. В этом случае подойдет большинство контроллеров.

В случае управления ключами с изолированным затвором (MOSFET, IGBT) есть определенные нюансы. Для быстрого отключения нужно разрядить емкость затвора. Для этого выходную цепь затвора выполняют из двух ключей – один из них соединен с источником питания с выводом ИМС и управляет затвором (включает транзистор), а второй установлен между выходом и землей, когда нужно отключить силовой транзистор – первый ключ закрывается, второй открывается, замыкая затвор на землю и разряжает его.

В некоторых ШИМ-контроллрах для маломощных блоков питания (до 50 Вт) силовые ключи встроенные и внешние не используются. Пример – 5l0830R

Если говорить обобщенно, то ШИМ-контроллер можно представить в виде компаратора, на один вход которого подан сигнал с цепи обратной связи (ОС), а на второй вход пилообразный изменяющийся сигнал. Когда пилообразный сигнал достигает и превышает по величине сигнал ОС, то на выходе компаратора возникает импульс.

При изменениях сигналов на входах ширина импульсов меняется. Допустим, что вы подключили мощный потребитель к блоку питания, и на его выходе напряжение просело, тогда напряжение ОС также упадет. Тогда в большей части периода будет наблюдаться превышение пилообразного сигнала над сигналом ОС, и ширина импульсов увеличится. Всё вышесказанное в определенной мере отражено на графиках.

Рабочая частота генератора устанавливается с помощью частотозадающей RC-цепи.

Функциональная схема ШИМ-контроллера на примере TL494, мы рассмотрим его позже подробнее. Назначение выводов и отдельных узлов описано в следующем подзаголовке.

Назначение выводов

ШИМ-контроллеры выпускаются в различных корпусах. Выводов у них может быть от трех до 16 и более. Соответственно от количества выводов, а вернее их назначения зависит гибкость использования контроллера. Например, в популярной микросхеме UC3843 – чаще всего 8 выводов, а в еще более культовой – TL494 – 16 или 24.

Поэтому рассмотрим типовые названия выводов и их назначение:

GND – общий вывод соединяется с минусом схемы или с землей.

Uc (Vc) – питание микросхемы.

Ucc (Vss, Vcc) – Вывод для контроля питания. Если питание проседает, то возникает вероятность того, что силовые ключи не будут полностью открываться, а из-за этого начнут греться и сгорят. Вывод нужен чтобы отключить контроллер в подобной ситуации.

OUT – как видно из название – это выход контроллера. Здесь выводятся управляющий ШИМ-сигнал для силовых ключей. Выше мы упомянули, что в преобразователях разных топологий имеют разное количество ключей. Название вывода может отличаться в зависимости от этого. Например, в контроллерах для полумостовых схем он может называться HO и LO для верхнего и нижнего ключа соответственно. При этом и выход может быть однотактный и двухтактный (с одним ключем и двумя) – для управления полевыми транзисторами (пояснение см. выше). Но и сам контроллер может быть для однотактной и двухтактной схемы – с одним и двумя выходными выводами соответственно. Это важно.

Vref – опорное напряжения, обычно соединяется с землей через небольшой конденсатор (единицы микрофарад).

ILIM – сигнал с датчика тока. Нужен для ограничения выходного тока. Соединяется с цепями обратной связи.

ILIMREF – на ней устанавливается напряжение срабатывания ножки ILIM

SS – формируется сигнал для мягкого старта контроллера. Предназначен для плавного выхода на номинальный режим. Между ней и общим проводом для обеспечения плавного пуска устанавливают конденсатор.

RtCt – выводы для подключения времязадающей RC-цепи, которая определяет частоту ШИМ-сигнала.

CLOCK – тактовые импульсы для синхронизации нескольких ШИМ-контроллеров между собой тогда RC-цепь подключается только к ведущему контроллеру, а RT ведомых с Vref, CT ведомых соединяюся с общим.

RAMP – это ввод сравнения. На него подают пилообразное напряжение, например с вывода Ct, Когда оно превышает значение напряжение на выходе усиления ошибки, то на OUT появляется отключающий импульс – основа для ШИМ-регулирования.

INV и NONINV – это инвертирующий и неинвертирующий входы компаратора, на котором построен усилитель ошибки. Простыми словами: чем больше напряжении на INV – тем длинее выходные импульсы и наоборот. К нему подключается сигнал с делителя напряжения в цепи обратной связи с выхода. Тогда неинвертирующий вход NONINV подключают к общему проводу – GND.

EAOUT или Error Amplifier Output рус. Выход усилителя ошибки. Не смотря на то, что есть входы усилителя ошибки и с их помощью, в принципе можно регулировать выходные параметры, но контроллер довольно медленно на это реагирует. В результате медленной реакции может возникнуть возбуждение схемы, и она выйдет из строя. Поэтому с этого вывода через частотозависимые цепи подают сигналы на INV. Это еще называется частотной коррекцией усилителя ошибки.

Примеры реальных устройств

Для закрепления информации давайте рассмотрим несколько примеров типовых ШИМ-контроллеров и их схем включения. Мы будем делать это на примере двух микросхем:

TL494 (её аналоги: KA7500B, КР1114ЕУ4, Sharp IR3M02, UA494, Fujitsu MB3759);

Они активно используются в блоках питания для компьютеров. Кстати, эти блоки питания обладают немалой мощностью (100 Вт и больше по 12В шине). Часто используются в качестве донора для переделки под лабораторный блок питания или универсальное мощное зарядное устройство, например для автомобильных аккумуляторов.

TL494 – обзор

Начнем с 494-й микросхемы. Её технические характеристики:

В этом конкретном примере можно видеть большинство описанных выше выводов:

1. Неинвертирующий вход первого компаратора ошибки

2. Инвертирующий вход первого компаратора ошибки

3. Вход обратной связи

4. Вход регулировки мертвого времени

5. Вывод для подключения внешнего времязадающего конденсатора

6. Вывод для подключения времязадающего резистора

7. Общий вывод микросхемы, минус питания

8. Вывод коллектора первого выходного транзистора

9. Вывод эмиттера первого выходного транзистора

10. Вывод эмиттера второго выходного транзистора

11. Вывод коллектора второго выходного транзистора

12. Вход подачи питающего напряжения

13. Вход выбора однотактного или же двухтактного режима работы микросхемы

14. Вывод встроенного источника опорного напряжения 5 вольт

15. Инвертирующий вход второго компаратора ошибки

16. Неинвертирующий вход второго компаратора ошибки

На рисунке ниже изображен пример компьютерного блока питания на этой микросхеме.

UC3843 – обзор

Другой популярной ШИМ является микросхема 3843 – на ней также строятся компьютерные и не только блоки питания. Её цоколевка расположена ниже, как вы можете наблюдать, у неё всего 8 выводов, но функции она выполняет те же, что и предыдущая ИМС.

Бывает UC3843 и в 14-ногом корпусе, но встречаются гораздо реже. Обратите внимание на маркировку – дополнительные выводы либо дублируются, либо незадействованы (NC).

Расшифруем назначением выводов:

1. Вход компаратора (усилителя ошибки).

2. Вход напряжения обратной связи. Это напряжение сравнивается с опорным внутри ИМС.

3. Датчик тока. Подключается к резистору стоящему в между силовым транзистором и общим проводом. Нужен для защиты от перегрузок.

4. Времязадающая RC-цепь. С её помощью задаётся рабочая частота ИМС.

6. Выход. Управляющее напряжение. Подключается к затвору транзистора, здесь двухтактный выходной каскад для управления однотактным преобразователем (одним транзистором), что можно наблюдать на рисунке ниже.

7. Напряжение питания микросхемы.

8. Выход источника опорного напряжения (5В, 50 мА).

Её внутренняя структура.

Можно убедится, что во многом похожа и на другие ШИМ-контроллеры.

Простая схема сетевого источника питания на UC3842

ШИМ со встроенным силовым ключем

ШИМ-контроллеры со встроенным силовым ключем используются как в трансформаторных импульсных блоках питания, так и в бестрансформаторных DC-DC преобразователях понижающего (Buck), повышающего (Boost) и понижающее-повышающего (Buck-Boost) типов.

Пожалуй, одним из наиболее удачных примеров будет распространенная микросхема LM2596, на базе которого на рынке можно найти массу таких преобразователей, как изображен ниже.

Такая микросхема содержит в себе все вышеописанные технические решения, а также вместо выходного каскада на маломощных ключах в ней встроен силовой ключ, способный выдержать ток до 3А. Ниже изображена внутренняя структура такого преобразователя.

Можно убедиться, что в сущности особых отличий от рассмотренных в ней нет.

А вот пример трансформаторного блока питания для светодиодной ленты на подобном контроллере, как видите силового ключа нет, а только микросхема 5L0380R с четырьмя выводами. Отсюда следует, что в определенных задачах сложная схемотехника и гибкость TL494 просто не нужна. Это справедливо для маломощных блоков питания, где нет особых требований к шумам и помехам, а выходные пульсации можно погасить LC-фильтром. Это блок питания для светодиодных лент, ноутбуков, DVD-плееров и прочее.

Заключение

В начале статьи было сказано о том, что ШИМ-контроллер это устройство которое моделирует среднее значение напряжения за счет изменения ширина импульсов на основании сигнала с цепи обратной связи. Отмечу, что названия и классификация у каждого автора часто отличается, иногда ШИМ-контроллером называют простой ШИМ-регулятор напряжения, а описанное в этой статьей семейство электронных микросхем называют «Интегральная подсистема для импульсных стабилизированных преобразователей». От названия суть не меняется, но возникают споры и недопонимания.

Описание работы схемы электрической принципиальной сварочных инверторных аппаратов
_ «МИКРОША»

При включении в сеть замыкаются 2 группы контактов выключателя S1. При этом S1.1 подключает напряжение питания к диодному мосту сетевого выпрямителя через конденсатор С7. На частоте 50 Гц конденсатор имеет реактивное сопротивление несколько сотен Ом, что позволяет обеспечить плавную зарядку электролитических конденсаторов сетевого фильтра. Цепь S1.2 включает цепь питания реле. По мере зарядки конденсаторов цепи +300В, заряжается и конденсатор временной задержки С13 через резисторы R44, R45, R50. При достижении напряжения на нем уровня +2,5В управляемый стабилитрон VD15 открывается, реле К1 срабатывает, шунтируя своими контактами С7.
При неисправности в высоковольтной цепи +300В ( транзисторы, либо эл. конденсаторы- утечка ), VD15 не откроется, напряжение +15В будет присутствовать на его катоде и резисторе R25, транзистор VT1 откроется, шунтируя терморезистор R4, что вызовет срабатывание компаратора на ОУ2 «ПЕРЕГРЕВ, АВАРИЯ» и блокировку ШИМ контроллера.
Блок питания +15В построен на ТОР258GN. Представляет собой DC-DC преобразователь без гальванической развязки. Сумма напряжений стабилитронов VD5 и внутреннего стабилитрона микросхемы 5,6В задает величину выходного напряжения ( 5,6+9,1=14,7В ). Параллельно внутреннему установлен защитный стабилитрон VD6. Кроме того VD16 защищает цепь питания от непредвиденных ситуаций и при превышении уровня напряжения вызывает срабатывание защиты микросхемы по току.

КОМПАРАТОРЫ ЗАЩИТ
М/сх IC2 – LM224D : ОУ2 выв.5,6,7 – на вывод 5 подается опорное напряжение 2,3В с делителя R5, R6. На инвертирующий вход 6 – с делителя R3, R4. При нагреве радиатора диодов сопротивление терморезистора уменьшается с ростом температуры. Когда величина напряжения этого делителя уменьшается до уровня опорного, на выводе 7 появляется высокий уровень напряжения, которое через резистор R39 поступает на светодиод «ПЕРЕГРЕВ» и на аналоговый вход PIC контроллера (1). Через R37 это же напряжение поступает на сумматор аварийных сигналов –ОУ3 (выв.8,9,10), с выхода 10 блокируя работу ШИМ контроллера через транзистор VT6. Так же к ОУ2 (выв.5,6,7) подключены транзисторы VT1, VT2. Первый открывается при аварии в цепи +300В, второй открывается сигналом PIC контроллера при низком/высоком напряжении питания, что вызывает ту же реакцию, что и нагрев терморезистора. Компаратор ОУ2(5,6,7) обладает гистерезисом, смещая температурный порог обратного включения через R24, VD7.
ОУ1 выв. 1,2,3 – мониторит напряжение +15В. Опорное – R22, VD8, измеряемое – R20, R21. При включении аппарата, при достижении уровня питания +13,5В на выв.1 появляется лог.0. При снижении напряжения менее 11,5В – лог.1, поступающая на сумматор ОУ3 (5,6,7), запрещая подачу питания на ШИМ контроллер IC4. Гистерезис обеспечивается цепью R34, VD17. Данная защита необходима транзисторам инвертора. При снижении амплитуды импульсов управления менее 10В возможен переход силовых транзисторов в линейный режим с большими потерями и как следствие – выход из строя с разрушением кристалла.
ОУ3 выв. 5,6,7 – компаратор-сумматор. При появлении на входе 10 хотя бы одного сигнала: а) с термодатчика №1 через R37, б) с компаратора питания через R35, в) с термодатчика №2 через R40, вызывает появление напряжения высокого уровня на выводе 8, которое запирает транзистор VT6, блокируя подачу питания ШИМ контроллера.
Работа термодатчика №2 на IC3 ничем не отличается от описанного ранее №1. Он устанавливается на аппараты с ферритовыми сердечниками и настроен на температуру срабатывания по перегреву феррита 95-100 С. На модификациях с нанокристаллическими сердечниками он отсутствует.
ОУ4 выв. 12,13,14 – усилитель ошибки. Сигнал с трансформатора тока TV1 выпрямляется диодным мостом VD11-VD14, интегрируется цепью R23, C12 и через резистор R38 подается на инвертирующий вход 13 ОУ. На его неинвертирующий вход приходит напряжение задания величиной от 0В до +5В с резистора регулировки тока сварки R88. Величина проинтегрированного напряжения с ТТ имеет аналогичный порядок. Напряжение управления с вывода 14 IC2 через делитель/интегратор R54, R63, C24 поступает на вывод 2 IC4 ШИМ контроллера для регулировки тока по среднему значению. R32, C14 – цепь коррекции.
IC4 – SG2525AP – двухтактный ШИМ контроллер. Рабочая частота для ферритовых сердечников в моделях 160, 180 – 60 кГц. Для нанокристаллических – 42 кГц. Для моделей 200 и 220 – 42 кГц для любых сердечников. Стандартное включение. Цепи коррекции. Выходные сигналы усиливаются транзисторными сборками IC5, IC6 для раскачки трансформатора гальванической развязки ( ТГР ). На выходах ТГР – предусилители-корректоры (драйвера) выполнены по схеме с отрицательным смещением в паузе. На затворы силовых транзисторов подается сигнал, имеющий в импульсе амплитуду +15В, в паузе -2,7В. Отрицательное смещение необходимо для защиты от приоткрывания транзистора противоположного плеча от случайных наводок и флюктуаций.
Силовая часть – полумостовой квазирезонансный преобразователь. Частота коммутации выше резонансной частоты, образованной контуром С44, 45, 46, 47, 50, 51 совместно с индуктивностью рассеяния трансформатора, в связи с чем форма вершины импульса тока имеет несколько колоколообразный, закругленный вид и ток выключения транзистора не превышает его тока включения, не взирая на отсутствие выходного дросселя. Силовой трансформатор имеет соотношение витков 14/6=2,33 что позволяет работать при низком напряжении в электросети. Для 200-220 модификаций с ферритовыми сердечниками 16/7=2,28, с нанокристаллическими – 11/5=2,2.
Защита от приваривания электрода. При наличии дуги на выходе – напряжение на С49 всегда будет более 18В. Оптрон ОС3 открыт. Напряжение задания с R88 поступает на усилитель ошибки IC2 (выв.12). При КЗ на выходе С49 разряжается через R114,115,116 в течении 0,5-0,8 сек. Далее оптрон закрывается и напряжение задания падает до минимально возможного значения.
Регулировка тока и форсажа производится переменными резисторами R88, R91. При горящей дуге выходное напряжение составляет не менее 18В. При дуговой сварке покрытым электродом дуга при меньшем значении напряжения существует кратковременно и стремится потухнуть. Выходное напряжение интегрируется цепью R96, R97, R111, C65. При его штатном значении стабилитрон VD34 открыт, транзистор оптрона ОС2 так же открыт, шунтируя переменный резистор «форсаж». При значениях выходного напряжения, стремящихся к КЗ, т.е. менее 18В, стабилитрон закрывается, транзистор оптрона так же закрывается и резистор R91 подключается в цепь задания тока, увеличивая его на заданную величину. Это же значение поступает на второй аналоговый вход процессора – выв. 3 платы индикации. Контроллер индицирует изменяющиеся значения тока уставки.
Ограничение выходной мощности осуществляется оптроном ОС1. Вызвано необходимостью снижения выходной и потребляемой мощности при значительном, нештатном растягивании дуги, либо при тестировании оборудования с помощью балластного реостата на большом, не соответствующем ГОСТ значении сопротивления нагрузки. Т.к. аппараты имеют большой запас по Ктр силового трансформатора и соответственно по возможности ШИМ регулирования, то могут тянуть дугу, например модели 200 и 220 до 40В при 200А. Это вызывает перегрузку диодных мостов, эл. конденсаторов и т.д. Делитель R87, R89 подобран таким образом, что для моделей 160, 180 ограничение начинается при превышении напряжением значения 27,5В, для 200, 220 – 30В. При достижении этих значений, открывается управляемый стабилитрон VD26, транзистор оптрона ОС1 открывается, подключая делитель R66, R67 к напряжению задания. Ток уменьшается.
Измерение напряжения электросети . По цепи делителя VD39, C37, R95, R101, R102, через LC фильтр L2, C55 измеряемое напряжение подается на выв.2 платы индикации и поступает на первый аналоговый вход контроллера PIC18F14K22. Процессор периодически выводит значение напряжения на индикатор, сменяя значение тока уставки.
Плата индикации. Программа прошивается и проверяется до установки в основную плату. Задействованы оба АЦП и один цифровой вход процессора. При поступлении сигнала «ПЕРЕГРЕВ», либо значения напряжения сети менее 85 и более 255 вольт, выдается сигнал блокировки работы с вывода 7 платы, который поступает через резистор R49 на базу транзистора VT2, вызывая по цепям ОУ блокировку ШИМ контроллера. Возможна только калибровка по напряжению сети. Для этого необходимо при выключенном аппарате замкнуть «джампером»(перемычкой) двухштыревой разъем на плате индикации. Установить с ЛАТРа сетевое напряжение 220 вольт. Включить аппарат. При этом на индикатор будет выводиться мигающее значение 220. Контроллер измеряет, усредняет и запоминает это напряжение, как эталонное, в течение некоторого времени. Для ранних моделей – 30 сек, для более поздних – 10 сек. Затем значение цифр сменяется на мигающие 100. Необходимо уменьшить напряжение питания с ЛАТРа до величины 100 вольт, затем снять «джампер». После этого процессор начнет запоминать эталонный уровень 100 вольт. По окончании «мигания» необходимо выключить аппарат. После повторного включения снизить напряжение сети до 85 вольт. Должна сработать блокировка, засветится светодиод «перегрев» и на более поздних моделях на семисегментном цифровом индикаторе бегущей строкой появится сообщение «НАПР. СЛАБОЕ» и мигающие цифры 85. Проверить обратное включение при напряжении 90 вольт. Аналогично протестировать аппарат при напряжении 255В – блокировка и появление надписи «НАПР. ОГО-ГО», «255». При 250В – снятие блокировки. Далее замкнуть любой терморезистор проволочной перемычкой. Блокировка и появление надписи «ПЕРЕГРЕВ 100 С». Лексическая бедность сообщений вызвана невозможностью отображения на цифровом индикаторе большинства букв русского алфавита.

При проверке работы схемы управления от блока питания, без подачи высокого напряжения, подать +15В в схему, подпаявшись, например к VD16. Предварительно необходимо заблокировать защиту от пониженного напряжения электросети, для чего замкнуть проволочной перемычкой резистор R26.
При проверке моделей 200, 220 необходимо подать напряжение +27В, подпаявшись к местам пайки выводов вентиляторов.
Проверить осциллографом наличие импульсов +15, -3В на затворах транзисторов FGH40N60SMD.

ВНИМАНИЕ ! Нельзя менять местами провода, идущие с сетевого выключателя S1.1, S1.2. Одна группа контактов коммутирует напряжение сети. Другая, напряжение питания реле. При попадании напряжения сети в цепь питания реле, как минимум придется заменить VD15, VD16. На ранних моделях применялся выключатель большего размера для коммутации полного тока, потребляемого от сети. Данные выключатели показали свою крайнюю ненадежность, в связи с чем и была произведена модернизация с изменением цепей коммутации.

1. Ток не регулируется. На индикаторе значение 00. Поломка переменного резистора регулировки в результате фронтального удара. Заменить резистор 10 кОм .
В моделях выпуска с февраля 2015 г. резисторы заменены на другие, с дополнительным креплением к плате. Печатная плата изменена. Крышка корпуса удлинена на 5 мм для дополнительной защиты регуляторов.

2. Вращение регулятора «ФОРСАЖ» изменяет значение тока. Ток при попытке сварки минимален, сварка невозможна. Повышенное напряжение холостого хода +95_+115В. Причина – отсутствует контакт выхода + с диодом VD37. Осуществляется через заклепку на радиатор крепления диодов VD35, VD36. Устранение неисправности – припаять провод к диоду VD37, другой конец к выходной клемме +. На последних моделях провод добавлен штатно, дублируя контакт через заклепку.
Аналогично проверить контакт минусового провода на оптроны ОС2, ОС3.

3. Блок питания делает попытки запуска и уходит в защиту. Либо при напряжении от ЛАТР 80 – 230 В запускается штатно, а при подаче напряжения сети 230-250В начинает «икать» или запускается, а через некоторое время снова уходит в защиту. Причина – повышенное потребление тока схемой управления. Разрядив сетевые электролиты, подать напряжение от лабораторного блока питания, зашунтировав R26. Проверить осциллограммы на затворах. Проверить потребление тока от лабораторного БП. Оно не должно превышать величину 1 ампер. При повышенном потреблении тока отпаять выводы вентиляторов. Проверить потребление тока каждым вентилятором в отдельности. В аппарат устанавливались вентиляторы с током потребления 0,2 и 0,3 ампера. Либо оба 0,2А, либо задний 0,3 а передний вентилятор 0,2А. Если обнаружено, что в результате ошибки и пересортицы производителя установлены оба вентилятора с током 0,3А, то необходимо последовательно со вторым припаять резистор мощностью 1-2Вт сопротивлением 24-27 Ом. Мощность и потребление тока вентилятором снизится и м/сх TOP258GN перестанет уходить в защиту. Изменить порог защиты по току в данной м/сх невозможно.

4. Выход из строя силовых транзисторов в результате попадания влаги, грязи и т.д. пояснений для опытных мастеров не требует. Замена сложности не представляет. Необходимо зачистить от лака радиатор по краю места посадки транзисторов. Проверить исправность стабилитронов в драйверах, затворных резисторов. Подать питание от БП, как описано ранее и проверить осциллограммы.

5. Выход из строя диодного моста GBPC3508W. Аппарат молчит. Все напряжение сети приложено к конденсатору С7. Его реактивное сопротивление позволяет аппарату находиться в таком положении сколь угодно долго. Прозвонить мост. Заменить. Если перегрев произошел по причине повреждения заднего вентилятора – заменить вентилятор.

6. Постоянно светится «ПЕРЕГРЕВ». Пробой конденсатора С5 из-за наводок. Прозвонить Заменить на 0,1 мкфх100В размер СМД 1206, либо выводной.

7. Индикатор мигает, отображаемые цифры «999» – Сбой памяти контроллера. Необходимо перекалибровать по напряжению сети, как описано выше, в описании платы индикации.

Принцип работы схемы аппаратов 200 и 220 ампер аналогичен. Нумерация компонентов сохранена.

С уважением, инженер-конструктор
Малик Э. В.