Projekty AVT
S
Spawarka
p
a
w
a
r
k
a
i
inwertorowa 130A
n
w
e
r
t
o
r
o
w
a
1
3
0
A
W dobie przetwornic impulsowych spawarki Å‚uku. Kie- jest kluczowym elementem
inwertorowe to żadna nowość. Jednak mimo dy dojdzie konstrukcji. To w nim gromadzi
niezbyt skomplikowanej budowy, nie cieszą do rozpoczęcia się energia, która następnie jest odda-
się popularnością wśród elektroników. W po- procesu spawania napię- wana do elektrody. Dzięki dławikowi prąd
niższym artykule chciałbym przedstawić w cie na wyjściu spada do wartości narasta wolno, przez co układ sterownika ma
sposób i czytelny jasny konstrukcję mocnej 17-30V. Oczywiście opisuję tutaj me- t o d ę czas na zadziałanie. Gdyby dławika nie było,
spawarki, która powinna zadowolić każdego spawania MMA (elektrodą otuloną). Koniecz- w przypadku zwarcia wyjścia transformatora
majsterkowicza. W razie potrzeby bardzo ła- ność długiego oddawania prądu o dużej wartości od strony wtórnej, na stronie pierwotnej także
two można ją rozbudować do jeszcze mocniej- także jest niemałym problemem do pokonania. wystąpiłby natychmiastowy udar prądowy w
szej wersji (nawet do 200A). W oparciu o ten Budowa musi być niezawodna, a konstrukcja w wyniku czego tranzystory kluczujące uległy-
projekt wykonałem już 3 spawarki (2x130A i miarę prosta, tak aby nie była zbyt kosztowna. by zniszczeniu.
jedną 120A). Pracują one niezawodnie już dość
długo, co utwierdziło mnie w przekonaniu, że Topologia Opis układu
warto ją przedstawić Czytelnikom EdW. Nasza bohaterka pracuje w topologii prze- Sercem sterownika (rysunek 3) jest układ
Jak każda przetwornica impulsowa, spa- twornicy przepustowej 2-tranzystorowej (ang. UC3845. W nim zawarty jest generator, kom-
warka składa się z kilku bloków. Schemat forward). Już sama nazwa wskazuje, że mak- parator i cała logika trybu prądowego (patrz
blokowy przedstawiono na rysunku 1. Pierw- symalne wypełnienie impulsów sterujących schemat wewnętrzny). Na nóżkę 3 podawany
szym z nich jest blok zasilacza sieciowego z nie może przekroczyć 50%. Na rysunku 2 jest sygnał z przekładnika prądowego (zamie-
filtracją. Przekształca on zmienne napięcie widać istotę tej topologii. Działanie przetwor- nia on prąd płynący po stronie pierwotnej na
230V na stałe 320V. Następnie wyprosto- nicy w układzie forward jest dwuetapowe. W napięcie). Napięcie to jest porównywane z dru-
wane napięcie trafia do falownika, gdzie jest pierwszej fazie prąd płynie przez klucze K1, gim wejściem komparatora trybu prądowego.
przekształcane na impulsy prostokątne o dużo K2, oraz uzwojenie pierwotne Tr1, następ- Kiedy jest ono większe od wartości ustalonej
większej częstotliwości (około 40kHz). Im- nie przez uzwojenie wtórne Tr1, diodę D3 i przez potencjometr, układ podaje stan wysoki
pulsy te trafiają do transformatora głównego. dławik L1 do elektrody. Kierunek przepływu na wejście reset przerzutnika RS, przez co sze-
Potem prąd płynie do diod prostowniczych, prądu w tej fazie obrazują zielone strzałki. rokość impulsów wyjściowych ulega zmianie.
gdzie przez dławik dalej trafia do elektrody. Klucze są załączane jednocześnie. W drugim Wewnętrzny wzmacniacz błędu z rezy-
Wymagania, jakie stawia się tym urządze- etapie rdzeń jest rozmagnesowywany przez storami R17 i R18 tworzy wzmacniacz od-
niom, są dość wygórowane. Podczas pracy jało- diody zwrotne (D1, D2) przy kluczach. Jed- wracający o wzmocnieniu (-1). Napięcie z
wej spawarka musi podawać na wyjściu napię- nocześnie w tym momencie zaczyna przewo- potencjometru jest odwracane względem
cie około 60-80V. Tak wysoki potencjał jest wy- dzić dioda D4, przez którą podtrzymywany połowy napięcia odniesienia, dlatego mak-
magany ze względu na konieczność zajarzenia jest prąd zmagazynowany w dławiku. Dławik symalny prąd uzyskujemy skręcając po-
tencjometr najbliżej masy.
Rys. 1 Schemat blokowy
Rys. 2 Topologia
K1
K1
Tr1
D3 L1
230V~
Tr1
D3 L1
D4 Do elektrod
Do
elektrod
D2
D2 D4
D1
K2
Tr2
D1
Sterownik
K2
Styczeń
2008
El ekt roni ka dl a Wszyst ki ch Styczeń 2008
21
+
+
+
Projekty AVT
D1 D2
VCC
VCC
wyprowadzenia
T1 R3
R14 HG
C3
10W R1 zostajÄ… zwarte,
BC327
2,2kW
2,2k
W
Zasilanie C9
+5V +5V LED1 VCC
220u
100n umożliwiając nor-
R9 R1 R2
35V
D5
390
W
OT1 390W 470W 390W
malną pracę układu.
HD
CNY17 C6
S1 Bezpiecznik należy
R21 100n C4 R12
D3 D4
UC2
+5V
AS-OFF
3,2kW 47u 10kW
3,2k
W
10k
W
VCC
stosować po stronie
TL431
R13
25V
T2 R5
C1 LG
R17
5,6kW
5,6k
W
sieciowej przetwor-
10W
BC327
100n
LED4 39kW
39k
W
+5V
1 8
R19 nicy, ponieważ łuk
COMP VREF
R8 R4 R6
4,7kW
4,7k
W
2 7 D6 Q1
390
W
R18 390W 470W 390W powstajÄ…cy pod-
VFB VCC LD
R11
IRF540
39kW
39k
W
VCC
3 6
czas jego przepa-
ISENSE OUT
+5V C7
D8
4 5
R20 100n 10W
10
W
lania zostanie zga-
RT/CT GND
1,47kW
1,47k
W
UC1
CzęS
ć
wysokonapięciowa
R10 CzęS
ć wysokonapięciowa
R23 szony w momencie
UC3845
1kW
1k
W
470W
470
W
VCC VCC
C5 +5V przejścia sinusoidy
R7
2,2n
10kW
10k
W
R16 przez zero. Po stro-
LED1 - zadziałanie układu Antistick
LED1
-
zadziałanie
układu
Antistick
R24 D9
Termostat (NC) LED2 Przekax
nik
T
ermostat
(NC)
470W D7
10kW
10k
W
LED3 nie stałoprądowej
T3 LED2 - przegrzanie
LED2
-
przegrzanie
BC547
bezpiecznika nie
LED3 - gotowoS
ć do pracy
LED3
-
gotowoS
ć
do
pracy
C5 C2
R15* Przekładnik T5
1000u
1,5n
trzeba stosować,
BC547 LED4 - koniecznie czerwona,
LED4
-
koniecznie
czerwona,
16V
stabilizuje prÄ…d ogranicznika
stabilizuje
prÄ…d
ogranicznika
ponieważ prąd bę-
układu AS
układu
AS
dzie płynął dopóty
Rys. 3 Schemat ideowy sterownika
dopóki kondensa-
Stałą czasową oscylatora wyznaczają: kon- chwilowe zwarcia, jakie występują podczas tory się nie rozładują. Mostek prostowniczy
densator C5 i rezystor R6. Wartości tych ele- procesu spawania. Mowa tu o spływaniu kro- należy zastosować na prąd większy niż wy-
mentów dobieramy z tabelki (nota katalogo- pelki ciekłego metalu z elektrody do jeziorka liczony, gdyż układ czerpie prąd z sieci im-
wa). Dla spawarki z projektu jest to 40kHz. spawalniczego. Odporność na tego typu za- pulsowo w momencie doładowywania kon-
Sterownik posiada funkcję AS (z j. ang. Anti- kłócenia układ zawdzięcza kondensatorowi densatorów. Wiem, że wiele osób będzie się
stick  układ antyprzywieraniowy). Elementy C4. Jeśli w gotowym urządzeniu układ byłby sprzeciwiać takiemu posunięciu, ale układ
D6, R12, R13, C4 zamieniają współczyn- zbyt wrażliwy, należy najpierw zwiększyć PFC (z j. ang. Power Factor Corrector  ko-
nik wypełnienia sygnału na napięcie. Układ pojemność C4, a jeśli to nie pomoże można rektor współczynnika mocy) niepotrzebnie
TL431 pełni funkcję komparatora, kiedy na- zmniejszyć nieco rezystancję R13. skomplikowałby spawarkę. Większość fa-
pięcie na jego nóżce jest większe od 2,5V nie Sygnał z wyjścia kostki UC trafia przez rezy- brycznych urządzeń nie posiada PFC, ponie-
pozwala na zaświecenie diody w transoptorze. stor R11 na bramkę tranzystora Q1. Kluczuje waż spawarka nie pracuje ciągle, a tylko do-
Jednak w momencie, kiedy wypełnienie syg- on transformator sterujący. Natomiast dioda rywczo, kiedy jest potrzebna. Ze względu na
nału wyjściowego sterownika spadnie poniżej D5 rozmagnesowuje rdzeń. dużą pojemność kondensatorów filtrujących
5% (dzieje się tak w momencie sklejenia się W skład sterownika wchodzi także układ bezwzględnie należy wlutować rezystory R4
elektrody z materiałem) dioda w transoptorze wyzwalania kluczy IGBT, oparty o transfor- i R5, aby po zakończeniu pracy rozładowały
zaczyna świecić, tak samo jak dioda LED1. mator sterujący i drivery. Układ drivera po- nam niebezpieczne napięcia zmagazynowane
Kiedy to nastąpi, tranzystor zawarty w struk- prawia stromość impulsów sterujących. W w kondensatorach. Jako bezpiecznik główny,
turze transoptora podciąga środkowy suwak tym układzie należy bezwzględnie zastoso- a zarazem przełącznik z powodzeniem można
potencjometru przez diodę LED czerwoną do wać rezystory bramkowe. Wartości rezystan- stosować wyłącznik nadprądowy, popularnie
napięcia 5V. Ogranicza to skutecznie prąd cji podanych na schemacie nie są krytyczne, zwany Esem. Rysunek 5 prezentuje sposób
wyjściowy do około 40A. Wartość prądu sta- jednak zostały one dobrane w taki sposób, aby łączenia tranzystorów IGBT w celu zwiększe-
bilizuje dioda czerwona LED4. Dzięki temu zniwelować niekorzystne oscylacje w trans- nia ich wydajności.
układowi przyklejona elektroda nie rozgrzewa formatorze sterującym.
się do czerwoności, a także daje się spokojnie Prostownik sieciowy i falownik jest najprost- Zasilacz pomocniczy
oderwać od materiału (bez niszczenia uchwy- szym modułem przetwornicy. Schemat tego Jako zasilacz można wykorzystać dowolne
tu). Złącze AS-OFF umożliwia zablokowanie modułu przedstawiono na rysunku 4. Rezy- z
ródło stabilizowanego napięcia 15V o wy-
układu AS (czasem taka możliwość się przy- stor R1 ma za zadanie zniwelować udar prą- dajności prądowej 0,5-1A. W pierwszej kon-
daje). Układ AS jest odporny na wszelkie dowy spowodowany ładowaniem dużych po- strukcji zastosowałem przetwornicę STAND-
jemności C1, BY wyciętą z zasilacza ATX, która wymagała
Rys. 4 Schemat ideowy falownika
C2. Kiedy jedynie zmiany dzielnika napięcia przy ukła-
st er owni k dzie TL431. Natomiast w drugiej konstrukcji
D5 Transil jednokierunkowy 18V poda stan pokusiłem się o wykonanie własnej przetwor-
T
ransil
jednokierunkowy
18V
PK1
Przekax
nik D6 Montaż jest opcjonalny - bezpoS
rednio lutowane do wyprowadzeń IGBT wysoki na nicy opartej o kontroler UC3845. Jej schemat
Montaż
jest
opcjonalny
-
bezpoS
rednio
lutowane
do
wyprowadzeń
IGBT
cewkę prze- można zobaczyć na rysunku 6. Dzięki niemu
C3
k a z
n i k a , przetwornica jest odporna na zwarcia (ma
1n
T2
B1 HG
ograniczenie prÄ…dowe).
IGBT
35A
Rys. 5 A
Ä…czenie IGBT
R1 D3 DodatkowÄ… zaletÄ… jest
R3 C1
100W
100
W
FR4007
10W 470u stabilna częstotliwość
HD D5 T+
400V
230V~
pracy. Rezystor R6 od-
R5
D1
powiada za start po włą-
HFA15TB60 D1
47kW
47k
W
...
D2
czeniu spawarki. Kiedy
T-
T1
C2
R1
IGBT R2 R3
sterownik się włączy,
470u
C4
10W
10
W
10W 10W
10
W
10
W
400V LG
R4 1n
zasila siebie przez uzwo-
...
47kW
47k
W
jenie S2. Kontrola prÄ…du
D2
R2 D4
LD D6 odbywa siÄ™ przez rezy-
100W
100
W
FR4007
...
Styczeń 2008
Styczeń
2008
El ekt roni ka dl a Wszyst ki ch
22
falownika
Do falownika
Do
głównego
+
+
sterownika
transformatora
Do sterownika
Do
Do transformatora głównego
Do
Projekty AVT
Pr d: 115A 130A 160A
u  przenikalność względna rdzenia (z kata-
e
E71 materia 3C90
Transformator g ówny: E65 materia 3C90 E71 materia 3C90
logu)
lub wi kszy np. UI93
u  przenikalność magnetyczna próżni
0
D awik: 2xE55 lub E65 2xE55 lub E65 E71
(~1,25 * 10^-6 V*s/A*m)
2xIRG4PC50W lub 2xIRG4PC50W lub 4xIRG4PC50W lub
Tranzystory kluczuj ce:
I  policzyliśmy wcześniej
2xSTGW30NC60W 2xSTGW30NC60W 4xSTGW30NC60W m
z  liczba zwojów
Diody prostownicze: BYV 255/200 2xBYV 255/200 2xBYV 255/200
2x470uF/400V lub 3x470uF/400V lub l  długość drogi strumienia w rdzeniu  z
e
Kondensatory filtruj ce: 2x470uF/400V
3x470uF/400V 3x680uF/400V
katalogu
Mostek prostowniczy 35A 50A 2x50A
Np.

Tabela 1


stor bocznikujący  R6. Podzespoły R1 i C2 ne pokazane są w tabeli 1. Kiedy mamy parametry uzwojenia pierwotne-
wyznaczają częstotliwość pracy przetworni- Na początku proponuję obliczyć transforma- go, należy obliczyć liczbę zwojów uzwojenia
cy  100kHz. Transoptor z elementami R10, tor główny. Do obliczeń uzwojenie pierwotne wtórnego.

D11, D8 odpowiada za stabilizację napięcia. traktujemy, jako dławik. Najpierw obliczamy


Kontrola PWM odbywa się przy pomocy tran- indukcyjność dla dobranej przez siebie liczby


zystora zawartego w strukturze transoptora i zwojów (w moim przypadku 21):
wewnętrznego z
ródła prądowego sterownika. z  liczba zwojów uzwojenia wtórnego

w
C9, R13 i D7 tworzą gasik, który tłumi oscy- z  liczba zwojów, z  liczba zwojów uzwojenia pierwotnego
p
lacje pasożytnicze. Jako tranzystor kluczujący AL  podane w katalogu. Np.


można wykorzystać także 2N60, który często Np.




znajdziemy w zasilaczach komputerowych.


Podobnie transoptor. Stosunek 1:3 jest najlepszy dla spawarek pra-
Transformator przetwornicy pochodzi z za- Następnie obliczamy prąd magnesujący rdze- cujących w układzie forward dwutranzystoro-
silacza ATX. Dokładnie z układu STAND-BY, nia. Jest to prąd, który płynie podczas jałowej wy. Wszystkie przykładowe obliczenia trans-
czyli 5VSB. Jednak nie wszystkie transfor- pracy spawarki. formatora głównego dotyczyły rdzenia E71 z


matorki będą pasować. Jedynym, który dawał materiału 3C90.



zadowalające efekty był taki, który posiadał Teraz czas na rezystor przekładnika prądo-
szeregowe połączenie linii 5V i zasilającej U  napięcie zasilające doprowadzone do fa- wego.


sterownik ATX-a. Tutaj trzeba poeksperymen- lownika




tować, lub pokusić się o nawinięcie własne- t  czas trwania okresu (t=1/f)
go. Dla rdzenia pochodzącego z przetwornicy L  indukcyjność


STAND-BY zasilacza ATX: k  maksymalny współczynnik wypełnienia,


 pierwotne (S1): 160 zw. drutem 0,2mm dla topologii forward 0,5  50%
(dzielone na dwie warstwy, a pomiędzy Np. z  liczba zwojów w uzwojeniu wtórnym
w
nimi uzwojenia wtórne i pomocnicze), z  liczba zwojów w uzw. pierwotnym
p


 wtórne (PRI): 16 zw. drutem 0,3mm, Im =
zprzek  liczba zw. przekładnika prądowego



 pomocnicze (S2): 16zw. drutem 0,2mm. I  prąd wyjściowy spawarki
wy
Ostatnim parametrem, jaki obliczymy będzie Np.


Czas na wielkie liczenie indukcja. Musi być ona mniejsza niż wartość


Zanim przystąpimy do budowy spawarki na- podana w katalogu, dla materiału 3C90 nie





leży obliczyć kilka kluczowych elementów, powinna ona przekroczyć 330mT.



które dobiera się zależnie od mocy, jaką chce-


my uzyskać. Przykładowe części elektronicz- W rzeczywistości, aby uzyskać maksymalny



prąd, konieczne może się okazać zmniejsze-
Rys. 6 Schemat ideowy przetwornicy nie wartości rezystora. W moim przypadku
D3 D4 R13 C3 musiaÅ‚em zastosować rezystor 1©. Ostatnim
47k
W
D5 D6 47kW 1n
elementem indukcyjnym, jaki należy dobrać,
R12
D7
C7
10W
10
W
+ jest dławik wyjściowy. Powinien mieć on
D2
4,7u
230V
C6
indukcyjność w granicach 15źH lub więcej.
R6
400V
R14
14V
220u
220kW
220k
W
Wartość ta nie jest krytyczna, jednak od dła-
25V
4,7W
D1
+5V -
wika zależy jakość prądu wyjściowego spa-
C5
R7
warki. Dławik należy tak dobrać, aby się nie
D8
47u C4 Tr1
100W
100
W
nasycał przy maksymalnym prądzie. Zasady
+5V 25V 100n 13V
1 8
COMP VREF T1
liczenia sÄ… podobne jak dla transformatora,
2 7 IRF540
VFB VCC
należy jedynie pamiętać o dobraniu szczeli-
R3
C8
3 6
ISENSE OUT
10n ny powietrznej takiej, aby nie przekroczyć
10
W
4 5 10W
C3
RT/CT GND
indukcji dla danego materiału. W przypadku
100n
UC1 R5
dławika należy trochę poeksperymentować z
UC3845 2,2W
C2 +5V
liczbą zwojów i szczeliną. Do wyliczeń sto-
R1
1n
10kW R10
10k
W
R4
sujemy wzory:

10W
10
W
470W




C1 R11
470k
W
4,7n 470kW u  przenikalność względna rdzenia (z katalo-
e
Styczeń
2008
El ekt roni ka dl a Wszyst ki ch Styczeń 2008
23
23
+
Projekty AVT
zintegrowaną prądowego, należy uważać. Nie można za-
Parametr: EE65 3C90 EE71 3C90
diodę, czy też stosować rdzeni koloru żółtego, ponieważ
Cz stotliwo pracy 40kHz 40kHz
nie. Tranzy- to rdzenie ze sproszkowanego żelaza. W grę
Liczba zwojów
27 21 story powin- wchodzÄ… jedynie niemalowane ferrytowe pier-
na pierwotnym
ny być w du- ścienie, lub rdzenie zielone (często stosowane
Liczba zwojów
97
na wtórnym żej obudowie, jako dławiki 220V).
7xDNE0,65 u o one p asko 7xDNE0,7 u o one p asko najlepiej TO- Jak widać, wiele elementów można odnalez
ć
Pierwotne
w 4 warstwach w 3 warstwach
247. Najle- w nieużywanych lub zepsutych urządzeniach.
3x skr tka 7xDNE0,65 3x skr tka 7xDNE0,7
piej stosować Przydatne są wszelkiego rodzaju przetworni-
Wtórne
w 2 warstwach w 2 warstwach
nowoczesne ce (zasilacze komputerowe, przemysłowe),
Tabela 2
tranzystory falowniki. Zepsute zasilacze komputerowe
IGBT, ponie- można pozyskać w sklepach komputerowych
gu), w tym przypadku zależna od szczeliny waż likwidują lub serwisach, wystarczy trochę popytać.
u  przenikalność magnetyczna próżni (~1,25 one negatywne cechy jakie posiadają MO-
0
* 10^-6 V*s/A*m) SFET-y, czyli np. wartość oporności między Montaż i uruchomienie
I  maksymalny prąd wyjściowy spawarki drenem a z
ródłem. Proponuję zacząć montaż urządzenia od na-
w
z  liczba zwojów Diody zwrotne w falowniku powinny być winięcia wszystkich potrzebnych elementów
l  długość drogi strumienia w rdzeniu  z szybkie tzw. Fast Recovery, a napięcie przebi- indukcyjnych. Do nawinięcia transformato-
e
katalogu cia mniejsze niż 600V. Prąd co najmniej 15A. ra sterującego potrzebujemy drut podwójnie


Obudowa nie gra roli, jednak płytka jest za- emaliowany DN2E0,35mm. Transformator
z  liczba zwojów projektowana pod TO-220. Te diody przyjmu- nawijamy na rdzeniu EEL16 (jest to transfor-
AL  podane w katalogu, w tym przypadku ją od 15-25% prądu płynącego przez uzwo- mator sterujący bazami tranzystorów w zasi-
zależny od szczeliny jenie pierwotne podczas drugiej fazy pracy laczach AT lub ATX, koniecznie ten wyższy).
Przy obliczaniu dławika należy pamiętać przetwornicy. Na tej kształtce nawijamy 4 uzwojenia, każde
o dwóch ważnych zasadach. Po pierwsze, Diody wyjściowe to kolejny kosztowny ele- po 35 zwojów. Uzwojenia nawijamy parami
dławik nie pracuje ciągle z maksymalnym ment tej konstrukcji. Koniecznie muszą być (pierwotne z pierwotnym, wtórne z wtórnym),
prądem, więc wartość indukcji może być lek- to diody szybkie, w dużych obudowach (min. tak aby uzyskać liniowość transformatora. W
ko przekroczone w stosunku do danych pro- TO-247). Napięcie przewodzenia powinno transformatorze należy dobrze odizolować
ducenta (oczywiście w granicach rozsądku). być jak najmniejsze. Należy zastosować diody uzwojenia pierwotne od wtórnych, aby nie
Drugą rzeczą, na jaką należy zwrócić uwagę, o prądzie większym niż prąd spawarki. Oczy- doszło do niebezpiecznego przebicia. Drut w
jest szczelina powietrzna. W katalogu poda- wiście diody można łączyć równolegle. Na- podwójnej emalii bez problemu wytrzymu-
na jest jej szerokość w przypadku rdzeni ze pięcie przebicia nie mniejsze niż 200V. Mimo, je różnicę potencjałów rzędu 1-2kV. Trans-
szczeliną tylko na środkowej kolumnie. W że napięcie jałowe spawarki to tylko 60-70V, formator podłączamy do układów zgodnie z
przypadku szczeliny zrobionej za pomocą to diody powinny być na wyższe napięcie, ze rysunkiem, bardzo ważną rolę odgrywa od-
przekładek wartość z katalogu dzielimy na 2. względu na ryzyko występowania przepięć. powiednie podłączenie końców i początków
W przypadku dławika złożonego z dwóch Czas rekombinacji nośników do 200ns. uzwojeń. Od dokładności wykonania transfor-
rdzeni E55 wartość indukcyjności traktuje- W przypadku rdzeni nie ma konkretnych wy- matora zależy jakość impulsów bramkowych.
my jakbyśmy połączyli 2 dławiki szeregowo. tycznych. Ferryt, z jakiego zostały wykonane, Transformator można też wykonać w oparciu
Czyli na jeden rdzeń przypada około 15źH. musi poprawnie pracować przy częstotliwości o rdzeń toroidalny. Pomocą w jego wykonaniu
Np. około 50kHz. Na rynku znajdziemy szereg ta- będzie rysunek 7 oraz fotografia 1.
kich rdzeni. Niektórzy wykorzystują do swo- Do nawinięcia przekładnika prądowego




ich konstrukcji rdzenie z transformatorów linii potrzebujemy toroidalnego rdzenia ferrytowe-


(trafa HV w TV). W celu zapewnienia odpo- go. Przekładnik powinien posiadać 100 zwo-
wiedniej mocy składają rdzeń np. z 6 ramek. jów drutem DNE0,35. Następnie uzwojenia


Wiele elektronicznej drobnicy znajdziemy izolujemy taśmą teflonową, albo z wierzchu
Reasumując, dławik na podwójnym rdze- na płytach zasilaczy komputerowych. Często szeroką koszulką termokurczliwą. Do odpro-
niu E55 powinien posiadać 12 zwojów, oraz można z nich odzyskać np. rdzeń na trans-
For. 1 Gotowy transformator
szczelinÄ™ powietrznÄ… w granicach 4mm, na formator sterujÄ…cy bramkami. W zasilaczach
sterujÄ…cy
każdej kolumnie rdzenia. znajdziemy także dławiki. Chcąc zastosować
rdzeń zasilacza jako pierścień przekładnika
Półprzewodniki i rdzenie
Rys. 7 Sposób prowadzenia uzwojeń
Elementy podane w tabelce 2 nie sÄ… krytycz-
w transformatorze sterujÄ…cym
ne. Często zdarza się, że w urządzeniach
opartym o karkas i rdzeń EEL-
przeznaczonych do zniszczenia znajdujemy
16C
ciekawe półprzewodniki czy rdzenie. W przy-
padku tranzystorów kluczujących liczy się
Kolory przy uzwojeniach
Kol
ory
p
rzy
uzwoj
eni
ach
prÄ…d maksymalny, ale ten podany przy odpo-
odpowiadajÄ… kolorowi drutu w
odpowiadajÄ…
kolorowi
drutu
w
wiedniej częstotliwości. Ważnym parametrem
transformatorze
transformatorze
MOSFET-ów i IGBT jest pojemność bramki
(im mniejsza tym lepsza), z czym bezpośred-
nio wiąże się czas przełączania. Kolejnym
parametrem, na jaki należy zwrócić uwagę,
jest prąd chwilowy. Napięcie przebicia po-
winno być nie mniejsze niż 500V. W topologii
forward jest obojętne, czy tranzystor posiada
Styczeń 2008
Styczeń
2008
El ekt roni ka dl a Wszyst ki ch
24
Projekty AVT
wadzeń przekładnika przylutowujemy solidny 3. W przypadku nawijania taśmą pomocny oka- ew. korektę kierunku przepływu prądu przez
przewód ekranowany tak, aby zakłócenia ge- że się klej cyjanoakrylowy (np. SuperGlue). przekładnik.
nerowane przez transformator nie wpływały na Należy każdy zwój zabezpieczyć kroplą kleju, W przypadku dławika sprawa wygląda po-
sygnał z przekładnika. Przez środek przekła- aby taśma nie sprężynowała. Taśmę miedzianą dobnie jak w transformatorze. Metod nawi-
damy kabel prądowy (uzwojenia pierwotnego nawijamy równocześnie z izolatorem. jania jest również kilka. W modelowej spa-
Tr1) transformatora głównego. Przekładnik Uzwojenie pierwotne transformatora głów- warce użyto grubej licy złożonej z 28 drutów
należy podłączyć do złącza PRZEKA
ADNIK nego proponuję nawinąć 7xDNE0,7 ułożone DNE0,7. Szczelinę należy dobrać ekspery-
sterownika. Tutaj także ważną rolę odgrywa płasko koło siebie. Druty należy mocno nacią- mentalnie według wskazań miernika induk-
koniec i początek uzwojenia. W przypadku gać. Każdą warstwę należy przełożyć warstwą cyjności. Należy uważać na zwarcia między-
odwrotnego podłączenia przekładnika istnieje materiału izolacyjnego. W przypadku większej zwojowe. Podczas takiego incydentu spawar-
ryzyko spalenia kluczy IGBT. Jednak najczęś- mocy można zwiększyć liczbę drutów. Dzięki ka zachowuje się  prawie normalnie, ponie-
ciej objawia się to złą reakcją na regulację prą- płaskiemu nawijaniu uzwojenie pierwotne waż indukcyjność kabli daje czas na reakcję
du potencjometrem, oraz głośnym jazgotem z zajmie mniej miejsca w oknie transformatora. sterownika. Jednak łuk strzela i pryska. Prąd
transformatora (podczas pocierania elektrodą Końce i początki można zabezpieczyć klejem zwarciowy jest dużo większy i praca transfor-
o materiał). cyjanoakrylowym. matora nie jest normalna (cyka i skwierczy).
Transformator główny można nawinąć na trzy Uzwojenie wtórne transformatora można Jako przekładki międzyzwojowe można za-
sposoby: nawijać kilkoma sposobami. W opisywanej stosować różne materiały. Najlepiej w tym
 cienką licą, spawarce na rdzeniu EE65 nawinięto 9 zwo- zadaniu spisują się Tereszpan, lub NOMEX.
 grubą licą, jów trzema cienkimi licami, każda 7xDNE0,7. Tereszpan to połączenie folii z preszpanem.
 taśmami miedzianymi. Tutaj także każdą warstwę odizolowano od Dzięki temu materiał ten jest odporny na
1. Cienka lica składa się z 7 drutów izolowa- siebie przy pomocy tereszpanu. Uzwojenie wgniecenia i wysoką temperaturę. Najczęściej
nych skrÄ™conych ze sobÄ…. Lice można tworzyć wtórne równie dobrze można nawinąć grubÄ… tereszpany posiadajÄ… atest pracy do 130°C.
na kilka sposobów. Można skręcić ją palcami. licą, przez co można lepiej wykorzystać prze- Występują w różnych gradacjach, są dość
Ta metoda nadaje się do kilkunastocentyme- strzeń okna transformatora. Podobnie można łatwodostępne. Natomiast NOMEX to folia
trowych odcinków. Do dłuższej przydaje się spróbować z taśmą miedzianą. Przykładowy NEN pokryta obustronnie warstwą papieru
wiertarka, imadło i druga osoba do pomocy. przekrój przez kolumnę transformatora przed- NOMEX. Jest to jakby ulepszona wersja te-
Druciki montujemy do wiertarki, uprzednio stawiono na rysunku 8. reszpanu. NOMEX w naszym kraju jest dość
lekko skręcając ich końce. Następnie wiertar- Wielu Czytelników zastanawia się, jak trudno osiągalny, najczęściej tylko w dużych
kę mocujemy do imadła. Palcami chwytamy szybko odizolować tak dużą liczbę drucików. hurtowych ilościach. Jednak ma on atest pra-
druty i rozczesujemy je na caÅ‚ej drugoÅ›ci. I na to jest sposób. KoÅ„ce uzwojeÅ„ należy cy do 170°C. MateriaÅ‚ ten wystÄ™puje podobnie
Chwytamy za końce i naciągamy drut. Teraz rozkręcić i rozłożyć. Następnie druty opalamy jak tereszpan w różnych grubościach.
należy powoli uruchomić wiertarkę i tutaj przy pomocy płomienia palnika gazowego, Rdzenie EE65 można łatwo dostać z karkasa-
przyda się pomoc drugiej osoby. Drut powi- trzeba uważać, aby nie przypalić izolacji na mi, w dwóch typach, jeden prosto do druku, a
nien się pięknie skręcić na całej długości. Nie zbyt długiej odległości (2-3cm wystarczy). drugi do druku z otworami do przykręcenia.
należy skręcać bardzo ciasno, ponieważ grozi Następnie przychodzi etap skrobania. Druciki Jednak w przypadku rdzenia EE71 i większych
to uszkodzeniem emalii. należy oczyścić przy pomocy twardej szczot- nie jest już tak różowo. Tutaj trzeba wykonać
2. Drugą metodą jest stworzenie grubej licy, ki metalowej (najlepsza jest taka od wiertarki karkas we własnym zakresie. Niemal ideal-
składającej się z dużej ilości drucików. Do jej mocowana pionowo, bardzo sztywna i ostra), nym materiałem jest laminat przeznaczony do
wykonania przydadzą się dwa imadła i dwa do oczyszczenia wystarczy kilkanaście ru- produkcji obwodów drukowanych. Przed roz-
płaskie klucze. Imadła przykręcamy do stołu chów ręką. Najlepiej podczas skrobania dru- poczęciem prac należy usunąć z niego powło-
w odległości nieco większej niż wymagana ciki położyć na kawałku deski umocowanym kę miedzianą, np. przy pomocy wytrawiacza
długość gotowej licy. Następnie w imadła w imadle. Dzięki temu zanieczyszczenia z drobnokrystalicznego B327, albo trójchlor-
przykręcamy pionowo klucze. Do jednego drewna będzie łatwo usunąć z miedzi, a po- ku żelaza. Następnie należy zwymiarować
z nich przykręcamy koniec drutu ze szpuli. tem znacznie lepiej się cynuje. Po zeskroba- kształtkę rdzenia i przemyśleć schemat budo-
Następnie między kluczami rozciągamy drut. niu spalenizny z powrotem skręcamy ze sobą wy. Najlepiej wszystko skleić przy pomocy
Ważne jest, aby klucze były w stosunku do końcówki, można z wierzchu jeszcze trochę spoiwa opartego o żywicę epoksydową (np.
siebie równoległe, a naciąg był dość mocny. przeczyścić całość szczotką. Końcówkę na- Distal). Do wstępnego montażu można użyć
Kiedy przełożymy drut leży dość szybko pocyno- kleju cyjanoakrylowego. Wycinanie ramek
Rys. 8 Sposób nawijania i
tyle razy ile potrzeba, ko- wać, aby nie pokryła się stanowiących boki karkasu znacznieułatwia
prowadzenia drutu w
niec zawijamy i zabezpie- warstwą chlorków pod- multiszlifierka z założoną tarczką cierną.
transformatorze głównym,
czamy. Następnie jeden z czas kontaktu naszej dłoni W przypadku rdzeni z okrągłą środkową ko-
tutaj Ee65
kluczy wyjmujemy z imad- z miedzią. Najlepiej cyno- lumną, może wystąpić problem z dostępnoś-
ła i ciągnąc mocno skręca- wać dużą lutownicą, zanu- cią rurki stanowiącej podstawę karkasu. Do jej
my. Po skręceniu, powtórnie rzając rozgrzane druty w wykonania potrzebna jest żywica poliestrowa,
montujemy wolny klucz kalafonii. Drut powinien kawałek jakiegoś walca o średnicy środkowej
w imadle, napinając całą być solidnie wygrzany w kolumny rdzenia, oraz zwykły cienki papier.
licę. Kolejnym etapem jest kalafonii, aby usunąć war- Na rurkę nawijamy kawałek folii polietyle-
owinięcie całej licy taśmą stwę tlenków i soli. Wtedy nowej, umożliwi ona łatwe zsunięcie naszej
papierową malarską, lub sa- powinien się pięknie ocy- rurki, oraz powiększy średnicę walca. Następ-
moprzylepną taśmą szklano- nować. nie nawijamy papier, uprzednio posmarowa-
olejną. Grubą skrętkę można Na końcówki uzwojenia ny klejem lub żywicą. Pierwsza warstwa nie
zaizolować także koszulką pierwotnego proponuję powinna mieć kleju, aby można było ją łatwo
szklano-silikonową. Dzięki zalutować wsuwki żeń- zsunąć. Kolejne warstwy nawijamy dość moc-
temu zabiegowi unikniemy skie. Umożliwi to łatwy no, naciągając papier, tak aby nadmiar spoi-
niebieski - izolator (np. tereszpan)
niebieski
-
izolator
(np.
tereszpan)
zwarć międzyzwojowych. montaż transformatora i wa wypłynął z warstw. Najlepiej wszystkie
czerwony - uzwojenie wtórne
czerwony
-
uzwojenie
wtórne
pomarańczowy - uzwojenie pierwotne
pomarańczowy
-
uzwojenie
pierwotne
Styczeń
2008
El ekt roni ka dl a Wszyst ki ch Styczeń 2008
25
25
Projekty AVT
Rys. 9 Schemat montażowy sterownika
czynności robić w rękawiczkach, gdyż lepką
żywicę trudno usunąć z powierzchni ciała.
Rys. 10 Schemat montażowy sterownika
Aby papier był mocno przesączony spoiwem,
warto go trochę rozcieńczyć przy pomocy roz-
puszczalnika nitro. Papier najlepiej ułożyć na kleju, z reguły trwa to koło 2 godzin (zależy ne, tam montaż jest klasyczny. Na sam koniec
płaskiej powierzchni i rozprowadzić pędzlem od ilości utwardzacza). Na sam koniec wyj- lutujemy tranzystory wraz z włożonymi na ich
rzadki klej. Grubość ścianki rurki powinna mujemy ze środka walec. obudowy dociskaczami i śrubą. W przypadku
wynosić około 1,5 do 2mm. Po nawinięciu Wszystkie odprowadzenia najlepiej izo- zdecydowania się na radiator dzielony nale-
należy jedną ręką przytrzymać koniec papie- lować koszulkami szklano-silikonowymi lub ży najpierw zacząć od przymocowania go do
ru, a drugą owinąć całość kilka razy nitką, termokurczliwymi. Końcówki niezależnie od płytki. W tym wypadku elementy gasika dol-
tak aby nasza rurka nie straciła formy. Teraz koszulki warto zabezpieczyć termokurczami. nego klucza będą montowane od strony druku
pozostaje tylko poczekać do  zasieciowania Fotografia 2 przedstawia dławiki i transfor- (fotografia 4). Na samym końcu montujemy
matory oparte o rdzenie EE65. kondensatory, po przykręceniu tranzystorów i
Montaż płytki sterownika jest klasycz- diod zwrotnych. Do podłączenia transformato-
ny i nie wymaga komentarza. Gotowa płytka ra polecam wlutować wsuwki męskie w pola
przedstawiona jest na fotografii 3 Jedynie trze- lutownicze. Jako rezystor ograniczajÄ…cy prÄ…d
ba zwrócić uwagę na prawidłowe podłączenie ładowania kondensatorów warto połączyć dwa
przekładnika i transformatora sterującego. rezystory 5W równolegle, aby zwiększyć ich
Wzór płytki przedstawiono na rysunku 9. dopuszczalny prąd podczas udaru.
Przed rozpoczęciem montażu falownika Dalsze wskazówki dotyczące montazu i
(rysunek 10) należy się zastanowić jaki spo- uruchomienia podane zostaną za miesiąc.
sób chłodzenia wybierzemy. Jeśli zamierzmy
umieścić płytkę na dużym radiatorze, a tran- Aleksander  Olinek2 Głuszek
zystory schładzać przez przekładki izolacyj- olinek.g@neostrada.p
Fot. 2 Gotowe transformatory
i dławiki
Fot. 4 PÅ‚ytka falownika od strony druku
Fot. 3 Zmontowane płytki sterownika i przetwornicy
pomocniczej
Styczeń 2008
Styczeń
2008
El ekt roni ka dl a Wszyst ki ch
26