SVARFORUM.cz - forum o svářečkách a svařování

Jistě se Vám stalo, že se porouchala mašinka a po demotáži jste zjistili, že požívá klasický PWM regulátor SG 3525  s operačními zesilovači LM324 nebo komparátory LM339.
Po poruše nastal stav totální nečinnosti zbytku stroje a bylo potřeba určit rozsah poruchy .
Navíc je k této identifikaci rozsahu poruchy potřeba přistoupit tak , abych co nejméně vyletovával jednotlivé kontrolované součástky.

U mého stroje se závada jevila takto:nefungoval řídící systém s PWM regulátorem SG3525 , toto jsem zjistil až po zkreslení , kdy jsem začal na základě schematu zjišťovat rozsah závady.
Bylo tedy nutné provést diagnostiku toho SG 3525 a potom se rozhodnout jak postupovat.
Protože chci zde popsat jak to diagnostiku provedl musím vám zobrazit obvodové zapojení stroje.

Proto níže předkládám výkresy , jak jsem je k této práci připravil.
Pro diagnostiku toho PWM stačí výkres č.1 a výkres č.5. Stroj DECA Inverter Tech .
Pro lepší popis jsem výkres upravil pomocí schematu samotného SG 3525 s tím , že jsem část pro obvody používající logickou funkci OR vymazal

;;;;



Nejprve bych chtěl upozornit na výkres č.3, kde je vidět , že stroj nemá žádný časovací obvod pro nastavení doby SOFT -STARTu a tudíž , že spínal relé tohoto obvodu cca po 0,1 sec , tedy jistě s velkými nárazy . Proto jsem zařízení nejprve doplnil emitorovým sledovačem s RC článkem na zajištění časové prodlevy toho soft startu . Tato úprava vede k tomu , že soft startové relé spína po 5 sec.
Je to ve výkrese provedeno červeně.
Výpočty obvodu SOFT STARTu  mohu připojit v některém z dalších příspěvků.

Editoval JaroslavPavel (06-06-2020 20:19:47)

8)  Po prověření obvodu UVLO a referenčního zdroje již nastoupí první dynamické měření a to osciloskopem na svorce Pin 4   OSC .
Zde po připojení osciloskopu naměříme vždy impulsy a to s kmitočtem cca 40 kHz a amplitudou 4 až 5 V a šířka impulsu je 5 mikrosekund .
Tento obvod pokud žije, tak musí fungovat bez ohledu na funkčnost druhých obvodů .

Editoval JaroslavPavel (06-06-2020 20:26:45)

10)  Další popis kontroly funkce komparátoru , zesilovače chybového signálu , případně vybíjecího obvodu bude následovat až po popisu tvorby šířkové modulace impulsu ( PWM ) jako výsledek součtu dílčích signálů a jejich negace pomocí čtyřvstupového hradla NOR .
Popis PWM modulátoru bude pak jak v analytické , tak i grafické podobě a to is průběhy jednotlivých signálů v závislosti na čase .
Kontroly výše uvedených obvodů uvnitř SG 3525 musí odpovídat zobrazeným signálům.
Jiné stavy nebo průběhy znamenají poruchu obvodu SG 3525.

Editoval JaroslavPavel (06-06-2020 20:47:36)

Děkuji, no prostě jsem zjistil, že nedávám pozor , jak jsou vlastně ty výkonové prvky zapojeny .

K tomu Vašemu přístroji jsem se dostal proto, že jsem na stroji při odzkušování měl hlasité reakce v okolí transformátoru a začal jsem se domnívat , že v něm bude závitový zkrat . Už se mi stalo, že závitový zkrat nebyl trvalý ( natvrdo ) ale při připojení pracovního napětí a po spuštění stroje do dynamického režimu a zničil jsem tak 150 A tyristor  i s diodou 120 A.  Výstupní trafo mělo u klienta úraz a bylo naraženo nějakým předmětem a došlo k protržení izolací ne však propojení vodičů . Tam pak až za provozu nastaly přeskoky napětí .
Proto jsem si vzpomněl na ten Váš přípravek , že bych jej mohl požít na identifikaci toho závitového zkratu.

Jinak tady je obrázek toho PWM a celého stroje zbaveného chladičů a nepotřebných dílů.

  ;

Editoval JaroslavPavel (07-06-2020 10:51:10)

Zde už je uveden vznik výstupního signálu v závislosti na hodinách ( clock)   X3,  signálu UVLO tedy správné hodnotě napájecího napětí ...X1 , stavu R-S klopného obvodu ( FLIP-FLOP obvod )   X2 .. zajištuje střídavé řízení horní a dolní poloviny mostového zapojení spínačů.
A také stavu výstupu komparátoru, který porovnává referenční napětí (5,1V ) s napětím zesilovače odchylky ( Chyby regulace , nebo taky rozdílu žádaná hodnota mínus skutečná hodnota  ) a to vše  se porovnává s pilovitým napětím nabíjeného kondenzátoru C(T) . Je-li jejich údaj pod hodnotou 5,1v , je v požadovaném rozsahu a je tedy platný a použitelný .

Šipkami je naznačeno ze které hrany je změněn stav navazujícího obvodu , kde vznikl stav START a kde stav STOP již hotového PWM signálu z našeho SG 3525.
Také je naznačena maximální možná délka trvání PWM signálu v tomto uspořádání . Změna délky signálu by znamenala změnu kmitočtu osc a tedy změnu R(T) a C(T)

Oprava chyby: V místě , kde je signál UVLO v hodnotě log 1 PWM zanikne a na výstupu bude nula . Aby nevybarvená část platila musí být signál X1 trvale na nulové hodnotě po celé délce grafu .
Mezi třetím a čtvrtým hodinovým pulsem nastala změna hodnoty X1 z log 0 na log 1 a následkem je vypnutí PWM

Editoval JaroslavPavel (07-06-2020 14:49:27)

Děkuji pane, senior.
Lze  tedy příspěvek  považovat za srozumitelný i pro neelektrotechniky . Zda třeba takový text publikovat na samostatných stránkách mimo svarforum. Slíbil jsem taky nějaký rozbor k SMA 250 a zatím jej nenapsal .

Editoval JaroslavPavel (08-06-2020 15:54:16)

Nyní je na čase věnovat se popisu pomocných obvodů uvnitř regulátoru a z vnitřních proměnných X1,X2,X3,X4 se propracovat ke skutečným vstupům regulátoru .Ty vstupy budou reagovat na stavy ..log1 nebo log 0 .  Nebo se stanou závislými na čase a tím pádem nám -uživatelům umožní provádět řízení v tom časovém rozsahu , co bude dáno konstrukcí toho obvodu .

Než se budu věnovat tomu jak přezkušovat Obvod PWM v desce bez vyletování , tak nejprve musím vyjmenovat co ten obvod umí , abychom vlastně věděli co chceme kontrolovat .

Takže obvod má za úkol generovat šířkovou impulsovou modulaci ( PWM ) a to do 50% periody signálu .
1) Synchronizační vstup 3 umožňuje spuštění generátoru hodin ( oscilátorů ) více takovýchto obvodů ve stejném časovém okamžiku neboli synchronně .nebo také u jedné jednotky PWM spustit činnost regulátoru současně s vnitřními hodinami , pokud je stroj používá.
2) Další funkcí obvodu je měkký rozběh dodávky výkonu do výstupního výkonového zařízení - zátěže. Toto se označuje  SOFT START
3) blokování provozu regulátoru ( rychlé ) například  při přetížení spínacího prvku KS , které je účinné ještě v té periodě aktivního signálu, kdy k přetížení dochází a je provedeno tak , že blokovací signál přichází přímo na vstup hradla NOR a tedy reaguje se zpožděním , kterým disponuje toto hradlo NOR . Blokovací signál taky přepne stav paměti ( LATCH ) , a ta překlopí svůj výstup do stavu vypnuto a
výstupní hradlo NOR má trvale do konce této periody stav "zakázano" , tady nastaven taky výstupní stav NOR  vypnuto .
Stav paměti LATCH se s každým hodinovým impulsem nuluje , tedy nastavuje se do stavu provoz povolen
V tomto režimu nedojde k vybití kondenzátoru SOFT START, protože povelový signál byl příliš krátký .

3)Nebo blokování  ( pomalé ) kdy blokovací impuls má delší hodnotu a to dostatečně dlouhou, aby  nejprve překlopil stav NOR do stavu vypnuto , pak aby překlopil stav paměti LATCH do stavu zakázáno a pak aby ještě přes vybíjecí tranzistory vybil SOFT START kondenzátor na nulu .
Následující hodinový impuls nastaví paměť LATCH do stavu provoz , ale protože dochází k postupnému nabíjení SOFT START kondenzátoru jsou pracovní periody každého cyklu zkráceny podle doby určené nabíjením kondenzátoru SOFT STARTU. Po nabití toho kondenzátoru bude pak pracovní perioda v rozsahu od 0 do 50% a bude odpovídat žádané hodnotě nebo taky působení jiných signálů zapojených v řízení délky času pracovní periody .
4) vybíjení kondenzátoru SOFT START nastane taky v případě, že UVLO obvod zjisti , že je nízké napětí a vyslal povel na zastavení PWM regulátoru .
Tento obvod pracuje s hysterezí 500 mV , aby nedocházelo k vypínaní regulátoru vlivem zvlnění napětí , a pokud vyšle povel vždy vybije SOFT START kondenzátor a drží jej vybitý dokud se napětí nevrátí ve správné hodnotě.
5) Některé obvody mají ještě hysterezi UVLO obvodu ve vztahu ke kontrole vstupního napájecího napětí a ta hystereze se projevuje nárůstem proudu odebíraného regulačním obvodem --to bude komplikovat způsob kontroly.....u zapojeného integrovaného obvodu bez předřadného odporu v napájení je těžké měřit proud vstupující do integrovaného obvodu .


Nyní už víme, co budeme chtít kontrolovat a teď zbývá jak tu kontrolu provedu . Zatím jsem si vše upravil tak , abych zvládl kontrolu voltmetrem a ampérmetrem ( bez osciloskopu )
Aby se mi lépe pracovalo s tím obvodem , tak jsem si upravil jeho zapojení tak , abych viděl jeho funkci   hradla NOR.

Editoval JaroslavPavel (20-06-2020 11:51:08)

;   


Pro další kontrolu obvodu jsem si vyjmul zapojení části obvodu a to oscilátoru.
V prvním obrázku jsou i další části obvodu , takže jsem jej upravil pro lepší přehlednost schematu.

Oscilátor porovnává v komparátoru složeném z tranzistorů Q6 a Q9 pevné napětí s napětím pilovitým . Při dosažení shody hodnot  obou napětí se tranzistor Q9 vypne a Q6 zapne a vznikne tím krátký impuls  na výstupu 4.
Tranzistory Q1 a Q3 tvoří zdroj proudu ( velikost proudu zdroje se nastavuje volbou odporu na svorce R(T).
Na svorce C(T) je připojen kondenzátor na kterém napětí roste lineárně podle velikosti nabíjecího proudu . Vzniká tedy pilovité napětí . A to díky tomu zdroji konstantního proudu .

Pilovité napětí dosáhne úrovně stejné jako je nastaveno děličem v bázi Q9 z odporů R = 7,4 k, a R =14 k . takže na bázi toho tranzistoru je nastaveno napětí UB (Q9)= 5,1 V * (14 k/ (14k +7,4 k)) =3,336V
Takže nyní víme, že i tranzistor Q6 se překlopí při napětí na kondenzátoru 3,336 V .

takže jak to funguje v dynamickém režimu víme ( ale nemáme tam zapojený osciloskop ) a nyní tu část obvodu zastavím a budu kontrolovat ve statickém režimu předpoklady toho , že obvod není vadný .

1)Provedu zkrat svorky 5 C(T)  na GND přes ampérmetr a nastane toto:
oscilátor se zastaví , na svorce 4 výstup oscilátoru bude úroveň log 0 nebo log 1 ( .... )
na ampérmetru budu vidět proud kterým se má nabíjet kondenzátor C(T) a signál pro vnitřní logiku a tedy hradla NOR bude log 0 a tedy pokud je UVLO taky v log 0 bude na výstupu 14 log 1 a na výstupu 11  log 0.


Tímto postupem jsme i se zaletovanými cizími součástkami ověřili funkci zdroje konstantního proudu a taky to že hradlo NOR správně posílá signál na svůj výstup .
Stav hradla překlopíme tak, že na vstup SHUTDOWN připojíme přes R napětí V ref .
Tím musí dojít k zablokování PWM regulátoru  a nastane změna hodnot výstupních stavů regulátoru .


Zkrat na výstupu 4 vyvolá proud 20,5 mA přes tranzistor Q14 , ale nezruší signál vnitřních hodin . Může už dojít k přetížení tranzistoru Q14 ..takže raději nedělat.
Signál hodin stejně uvnitř struktury nezanikne . Výstup  Q 14 je chráněn odporem 250 ohmů a tedy zkrat vývodu 4  nenastaví signál hodin na log 0.

Lze očekávat vaši námitku, že nejjednodušší kontrola je připojit osciloskop a vidím , že obvod maká ...no,  ale co když každý nemá po ruce osciloskop .

Kontrolu komparátoru ...svorky 6,8,9  a Operačního zesilovače ..svorky 1,2,9, již nemusím popisovat , protože její provedení je zřejmé z předchozího tady popsaného postupu .

Editoval JaroslavPavel (21-06-2020 10:36:49)