Avaliação e Reparo de maquina TIG/PLASMA TOSENSE 520TSC - Placa de controle e transistores de chaveamento

A placa superior da fonte é onde acontece as coisas mais interessantes da fonte:

1. PWM: esta pequena placa faz o controle PWM que chaveia os transformadores de potência e geram corrente. Aqui a corrente ajustada é comparada com a corrente medida e o PWM é ajustado. Nesta placa também está a lógica para controle de erros (como erro de temperatura ou sobrecarga. O sinal PWM sai desta placa e vai para o driver do transistores de potência.
2. Na placa também estão duas fontes 24 V (??). É um pouco estranho ter duas fontes 24V numa mesma placa. Como não foi feito todo  o esquemático desta placa, não sei qual o motivo de ter 2 fontes de 24 V.
3. trafo: esse transformador é utilizado para medir a corrente no primário do transformador principal, e assim a corrente de saída do equipamento pode ser estimada.
4. driver: este é o driver dos transistores de potência. Ele é baseado em transformador isolador, e tem 4 saidas para controle dos transistores da ponte de chaveamento.

A placa do PWM esta na figura abaixo.  Ela é baseada no controlador SMPS KA3525A. Este controlador ajusta o PWM que controla os transistores de potência. O circuito integrado menor é um ampop que compara o setpoint com a corrente medida.
Os LEDs são utilizados com limitadores do  PWM, e em caso de algum problema de sobre corrente eles devem acender. Em caso de operação normal os LEDs ficam apagado.

O esquema elétrico obtido é apresentado abaixo. Na esquerda está o ampop,  com duas entradas. Uma deve ser o setpoint e outra a corrente medida. O capacitor no ampop sugere um controlador PI. O LEDs limitam a tensão de saida do ampop.
O circuito de proteção inibe o funcionamento do circuito KA3252A.

O sinal PWM vai para o driver dos transistores de potencia (20N50) que estão em um arranjo de ponte. cada perna da ponte é composta por 3 transistores em paralelos, por isso é importante que sejam todos do mesmo modelo.

A tensão na ponte é a tensão retificada da linha, portanto depende se o equipamento esta ligado a 110 ou 220 V. A conexão ao borne negativo passa por um transformador que gera a tensão/corrente proporcional a corrente do primário do transformador principal e este valor é utilizado para medir e regular o PWM para obter a corrente desejada.

Os arranjos de resistores e capacitores em paralelo com os transistores são snubbers para absorver energia residual do chaveamento dos transistores.

É interessante notar os capacitores em série com os transformadores principais 1 e 2. Isso é muito utilizado em conversores LLC ressonantes. Entretanto nesse tipo de circuito geralmente o controle é por modulação em frequencia e não PWM como encontrado aqui. Este deve ser um arranjo ching ling. Por outro lado isso protege os transformadores caso algum transistor entre em curto, visto que apenas corrente AC passa pelos capacitores.

O driver dos transistores serve para isolar o circuito de alta tensão do de baixa. Também permite controlar os quatro braços da ponte.

 Os defeitos encontrados nesta placa foram:

1. Tiristor de controle de erro em curto: o tiristor que fazia o latch do erro esta em curto. Foi trocado mas o LED de erro continuava aceso.
2. Uma saida do driver dos transistores não estava conectado ao gate de uma perna da ponte de transistores.
3. Um transistor de potencia estava em curto. Todos os 3 transistores em paralelo da perna foram trocados pois eu tinha outro modelo.