Простой ремонт сварочника EDON LV-200

Дисклеймер: Внимание, не пытайтесь ремонтировать силовую электронику без соответствующих знаний и опыта. В противном случае, это может привести к печальным последствиям. Данный обзор носит информационный характер, это не руководство к действию. В интернете есть множество статей и видеоруководств по ремонтам, но к сожалению, по большей части толку от них мало — информация разрозненная и даже противоречивая.
Пусть будет ещё одна инструкция, возможно именно она кому-то поможет :)

Родственник принёс на ремонт дохлый китайский сварочник EDON LV-200, который проработал всего ничего, а гарантия давно закончилась (хотя обычно она и не помогает, но не суть).


Надпись на этикетке не имеет ничего общего с реальностью :)


Сварочник пришёл в хорошем внешнем состоянии и не ремонтировался ранее, такие ремонты обычно никаких проблем не доставляют.
После вскрытия, провожу первичную диагностику, которая позволяет оценить степень повреждений и целесообразность последующего ремонта.
Последовательность действий:
— Прежде всего, обязательно разряжаю накопительные конденсаторы лампой накаливания. В некоторых случаях, заряд на них держится очень долго, поэтому не забываем технику безопасности, энергии заряда достаточно, чтобы хорошо навредить. После разряда, проверяю остаточное напряжение, которое не должно превышать нескольких вольт. Т.к. печатная плата покрыта слоем лака, щупы должны быть острыми.
— Проверяю исправность шнура питания и вилки. Довольно часто попадаются аппараты с такими повреждениям и ремонт сводится просто к их замене шнура или вилки.
— Проверяю исправность сетевого выключателя и состояние клемм подключения. В мощных аппаратах они часто подгорают и требуют замены. Тут аппарат слабенький и токи смешные, контактам ничего не грозит.
— Проверяю сетевой диодный мост на пробой. Выходит из строя редко, обычно при залипании реле цепи заряда.
— Проверяю сопротивление зарядного резистора (или позистора). Его обрыв косвенно говорит о проблемах в силовой цепи.
— Проверяю силовые транзисторы на КЗ. Самая частая неисправность — пробой этих самых транзисторов по разным причинам.
— Проверяю транзистор БП на пробой, трансформатор БП на обрыв, а заодно и обвязку БП на внешние повреждения.
— Проверяю выходные силовые диоды на пробой (прямо на выходных силовых клеммах). Если в обе стороны звонятся — есть проблема.
— Проверяю состояние выходных силовых клемм на затяжку и повреждения.

По результатам, примерно прикидываю целесообразность ремонта и согласую ремонт с хозяином аппарата. Если ремонт одобрен, чищу аппарат от пыли, грязи, опилок. Лучше всего, продуть его компрессором на открытом воздухе, стараясь не дуть на вентиляторы (их можно повредить).

Нахожу принципиальную электрическую схему данного аппарата. Иногда реальную схему найти невозможно, поэтому подбираю наиболее подходящую. Наличие схемы позволяет быстрее провести сложный ремонт. Для простых ремонтов, схема не является обязательной. Схему можно искать не только по модели аппарата, но и по маркировке печатной платы, в данном случае ED-TECH-N08-A1. Точную схему найти не удалось, но на 90% подходит схема от Ресанты САИ-140 из которой в целях экономии выкинули кучу всего «ненужного» :)

Подготавливаю необходимое оборудование:
— Мультиметр
— Токовые клещи на постоянный ток
— Осциллограф
— Нагрузочное сопротивление (балласт) 0,15Ом 150А (использую самодельное нихромовое).
— ЛАТР 0-250В на 1-2А
— Лампа накаливания 220В 95Вт (150Вт) с патроном
— Разделительный трансформатор 220/220 1А для гальванической развязки (использую самодельный)
— Для пайки потребуется мощный паяльник на 100-150Вт с массивным медным жалом, простой паяльник на 40Вт или паяльная станция, припой, флюс.
— Защитные очки. Позволяют защитить глаза от осколков разлетающихся транзисторов, электролита взорвавшихся конденсаторов, капель припоя и меди при КЗ.
— Расходные материалы (спирт, ветошь, термопаста, термопрокладки, клей, изолента)
— Инструмент для разборки (шуруповёрт, отвёртки, плоскогубцы, бокорезы, пинцет и т.д)




Разделительный трансформатор позволяет относительно безопасно работать под сетевым напряжением. Многие ремонтники его не используют — они интуитивно понимают до чего можно дотрагиваться, а до чего нежелательно. Я тоже иногда трансформатор не использую, но начинающим ремонтникам он необходим для сохранения жизни и здоровья.

Сам ремонт данного аппарата


В результате диагностики по вышеописанной методике, под замену оказались только силовые IGBT транзисторы в количестве 2шт

Даже если вылетел только один транзистор, меняется весь комплект (2-4-8шт).
Зарядовый резистор остался жив, т.к. он самовосстанавливаемый (позистор)
Откручиваю радиаторы силовых транзисторов от платы и мощным паяльником выпаиваю их прямо с радиаторами



Внимание! не пытайтесь выпаивать транзисторы маломощным паяльником или феном — вырвите металлизацию и испортите печатную плату. Прогревать необходимо сразу 3 вывода, транзисторы должны выпасть без усилий под весом радиаторов.
Никаких теплопроводных прокладок нет ибо они тут без надобности.
Термопасты положили маловато, в гомеопатическом объёме :)

Родные транзисторы IKW30N60H3
www.infineon.com/dgdl/Infineon-IKW30N60H3-DataSheet-v02_02-EN.pdf?fileId=db3a3043266237920126bc80c5f041c9
30А 94W (100ºC) 600V 1,95V (30A) 1630pF 207ns (Off)

Теперь фото оригинальных транзисторов IKW30N60H3 от Infineon


Не правда-ли, «слегка» отличаются?
Когда оригинальность транзисторов под вопросом, я их ломаю, чтобы заглянуть им в душу и познать сущность

Сущность ничего хорошего не показала, кристалл 4х4мм маловат для заявленных 30А, однако, видали и хуже. Обратный диод как ни странно присутствует.

Во время проверки выходных диодов CTXS-6603, меня смутило очень малое падение напряжения на них — всего 0,19В. Обычное значение для этой цепи 0,3-0,4В.

Первая мысль — диодам пришёл писец, что в общем-то не редкость.

Вторая мысль — китайцы по ошибке поставили сюда перемаркированные диоды Шоттки, которые как раз имеют похожее падение напряжения и в сварочниках нормально не работают из-за недостаточной стойкости к высокому обратному напряжению. Для проверки я их аккуратно выпаял и проверил по отдельности. Все 3 диода звонились одинаково (значит не дохлые), проверил их высоким обратным напряжением — 250В все запросто выдержали. Нагрузил током 10А и проверил падение напряжения — всё совпало с даташитом. Успокоился и запаял диоды обратно, теперь я имею +0,3% к опыту :)

После выпаивания транзисторов, отверстия в плате под них очистил зубочисткой.
Далее, проверил все элементы драйверов, т.к. они тоже часто выходят из строя вместе с транзисторами. Проверять можно либо по схеме, либо методом сравнения каналов.

Дополнительно, необходимо проверить исправность размагничивающих (рекуперационных) диодов RHRP1560 — они также частенько выходят из строя при пробое транзисторов, причём как обрываются так и закорачиваются.

Теперь необходимо убедиться, что всё остальное в сварочнике работает нормально, для этого выпаиваю технологическую перемычку, которая позволяет разделить цепи питания силовой части и собственного источника питания


И подключаю в нужное место простейший внешний источник постоянного тока на 310В (обведён пунктирной линией)
Внимание — питающий провод сварочника никуда не подключать!



После подключения, плавно добавляю напряжение с ЛАТР до номинальных 220В. При этом должно сработать реле, вентилятор должен начать вращаться и не менять обороты на слух при изменении входного питающего напряжения от 130В до 250В. Лампа накаливания при этом не должна светиться.
Ставлю регулятор тока в среднее положение и осциллографом проверяю форму импульсов затвор-эмиттер (сами транзисторы естественно выпаяны).

Все параметры импульсов в норме для сварочника такого типа, затянутый фронт — норма пока транзисторы не запаяны т.к. драйверы работают без затворных ёмкостей.
Проверяю пропадание импульсов при снижении питающего напряжения ниже 150В
Если всё в норме, значит самое время устанавливать новые транзисторы на место.

На замену не обязательно устанавливать родные транзисторы, можно подобрать подходящие по параметрам аналоги.
Я поставил проверенные FGA40N65SMD от On Semiconductor
www.onsemi.com/products/discretes-drivers/igbts/fga40n65smd
www.onsemi.com/pub/Collateral/FGA40N65SMD-D.pdf
40А 174W (100ºC) 650V 1,9V (40A) 1880pF 92ns (Off)

Обзор на них уже делал ранее, там-же было немного о подборе транзисторов и о ремонте
mySKU.me/blog/aliexpress/74617.html

Устанавливаю транзисторы на радиаторы, не забыв про термопасту (использую КПТ-8)

Выводы транзисторов откусываю только после закрепления радиаторов саморезами!

Готово :)

Важно не забыть поставить защитную пластину на радиаторы, без неё сварочник будет работать до первого падения, после чего попадёт обратно на ремонт (проходили, знаем).
После установки транзисторов, опять подключаю его по вышеуказанной схеме и опять проверяю форму импульсов затвор-эмиттер

Форма импульса выровнялась и близка к идеальной. Если импульс не имеет крутых фронтов в обоих каналах, необходимо искать причину, обычно это неисправный элемент в драйвере, либо неисправный импульсный трансформатор ТГР.
Теперь можно восстановить перемычку, отключить внешний источник питания, закрепить печатную плату, поставить изоляционную пластину, правильно установить крышку корпуса (решёткой к морде).

Но не спешите делать большую ошибку, пытаясь сразу что нибудь приварить! С большой долей вероятности сварочник опять жахнет. Когда-то очень давно, я сам на это попал, когда не заметил неисправность цепи токоограничения, досада была велика :(
Собираю такую схему

Постепенно повышаю входное напряжение. При некотором значении щёлкает реле и запускается вентилятор. Повышаю напряжение, поглядывая на лампу накаливания, которая должна тускло светить. Довожу напряжение до номинала и проверяю постоянное напряжение на выходе сварочника. Оно должно быть в пределах 40-70В в зависимости от входного напряжения и от коэффициента трансформации силового трансформатора (в данном случае это 17:5).
Даю немного поработать аппарату, наблюдая за лампой накаливания.
Далее, подключаю аппарат напрямую по следующей схеме

Ток в первичной и вторичной цепях проверяю токовыми клещами
Регулятор тока устанавливаю в минимальное положение.
Включаю аппарат, проверяю ток в первичной цепи (должен быть менее 1А), подцепляю токовые клещи на выход и аккуратно подключаю балласт. Ток не должен превышать значения 40А. Превышение тока означает, что не работает цепь ограничения тока и требуется дальнейший ремонт. Обычно виноват оказывается токовый трансформатор, его выпрямитель или усилитель тока.
Если ток в норме (менее 40А), отключаю аппарат, ставлю регулятор тока в среднее положение, включаю снова и подключаю нагрузку (на вспышку не глядеть). Ток должен возрасти. Кручу ручку регулировки тока — ток должен плавно регулироваться до максимального значения. При минимальной уставке тока, обычно срабатывает защита от залипания электрода.
В моём случае максимальный ток составил чуть менее 130А, что является нормой для этого аппарата. Ожидать от него написанные бумажные 200А не стоит.

Если при вращении регулятора ток резко дёргается — пора чистить регулятор тока.
При необходимости, максимальное значение тока можно подстроить резистором на плате, но в пределах разумного. Не рекомендую повышать значение этого тока, аппарат уже разогнан производителем до предела и выжать их него ещё больше не выйдет — он просто сгорит. Я оставил заводскую настройку максимального тока.
Рабочего тока хватает для сварки максимум 3мм электродом. Для длительной работы на максимальном токе, а также для резки металла аппарат непригоден.

К чему все эти казалось-бы ненужные действия? Дело в том, что сварочники горят по какой-либо причине и эту причину необходимо найти и устранить. Обычно, причиной выхода из строя является сам пользователь, грубо нарушающий требования руководства по эксплуатации (при этом необходимо провести с владельцем ликбез). Но в данном случае настоящая причина — некачественная элементная база аппарата (поддельные силовые элементы). Именно поэтому замена элементов на качественные и является достаточным действием для предотвращения дальнейших быстрых выходов его из строя.

Вот теперь можно смело проверять аппарат на дугу :) Для проверки, я обычно ставлю новый электрод 4мм, выкручиваю ток на максимум и варю им непрерывно до его окончания. Если аппарат при этом не отключится и не сгорит, значит ремонт был успешным, можно отдавать хозяину :)

Данный сварочник сильно упрощён по схемотехнике и на 200А ну никак не тянет.
— Всего 2 силовых транзистора на 30А, подключенные по схеме однотактного косого полумоста, да и те поддельные
— Отсутствуют снабберные цепочки в силовой части. Они позволяют снизить импульсную нагрузку на транзисторы в момент их запирания, когда фронт импульса получается затянут, а также позволяют равномерно распределить эту нагрузку между транзисторами.
— Малая ёмкость накопительных конденсаторов 2х470мкФ
— Отсутствие силового выходного дросселя, что приводит к затруднению сварки на малых токах из-за разрыва питающего тока.
— Отсутствие сетевого фильтра по питанию. При работе сварочника, помехи от него могут глушить радио и телевизионный сигнал на большом расстоянии.

Из достоинств аппарата можно отметить:
— Лёгкий, компактный
— Удобная ручка для переноски
— Качество сборки на должном уровне
— Относительно недорогой (примерно 4300р)

Хоть ремонт и был для меня очень простым и быстрым, написание обзора заняло времени и сил в разы больше — очень сложно простым языком объяснить суть происходящего. Если такая тема многих заинтересует, буду периодически обозревать подобные ремонты.
До встречи.