Форум РадиоКот

Индукционный нагреватель для пайки пластин токарных резцов.
1. При индукционном нагреве для пайки, желательно иметь нагреватель достаточно мощный, для получения достаточно высокого КПД и комфортной работы.
2. При пайке, объектом нагрева является стальной резец, температура расплавления припоя близка к точке Кюри стали. При превышении этой температуры, параметры системы индуктор-нагрузка резко меняются, что приводит к возрастанию тока индуктора. Задача схемы управления и инвертора удержать ток в допустимых пределах.
3. При работе оператора, он подвергается ВЧ облучению. Для защиты оператора, кроме правильно организованного рабочего места, имеет большое значение форма тока протекающего в индукторе и нагрузке.
На основании этих условий был спроектирован и изготовлен индукционный нагреватель.

Краткое описание работы устройства.
Инвертор собран по стандартной схеме – мост из двух конденсаторов и двух мосфетов, описывать тут особо нечего.
Блок управления инвертором.
Основными элементами блока являются:
1. Генератор управляющих импульсов на м/сх HEF4046BT
Желающим разобраться с устройством и работой генератора 4046 рекомендую ознакомиться с тех. документацией и почитать статьи Кухтецкого С.В.от 2011года.
(http://old.icct.ru/sites/default/files/Invertor-01.pdf)
https://prosamodelki.ru/e-books/kuhteck ... ertora.pdf
2. Драйвер управления силовыми транзисторами L6390.
Для ознакомления с этой м/сх. рекомендую посмотреть документ: AN2738 Application note ну и почитать даташит на эту м/сх.
3.Некоторые особенности схемы блока управления инвертором.
Защита транзисторов инвертора.
Защита двухступенчатая, построена на датчике тока, это китайский блок WCS1500 состоит из трансформатора тока, датчика ЭДС Холла и двух операционных усилителей Rail to Rail в одном корпусе. По утверждению производителя, датчик тока обеспечивает адекватный сигнал до частоты 120 кГц. Как видно по схеме, Датчик тока выдаёт два сигнала:
1. Непрерывный сигнал +2,5 - +5 В при изменении первичного тока 0-200А , этот сигнал используется для регулировки тока транзисторов т.е. выходной мощности инвертора. Сигнал помечен символом U/IA на датчике тока, поступает через интегрирующую цепочкуC13, D4, C12, R18, R17 на инвертирующий вход усилителя DA1.1 где сравнивается с сигналом задания, и при превышении этого сигнала, на выходе ОУ устанавливается сигнал 0В. Этот сигнал поступает на вход D (м/сх D5.9)
При приходе очередного тактового импульса, сигнал 0В переписывается со входа D на выход Q(м/схD5.13) ,откуда поступает на выводы м/сх D3.1,D3.13. ,блокируя прохождение тактовых импульсов на м/сх L6390, снимая импульсы управления транзисторами инвертора. Количество пропущенных импульсов будет зависеть от того, насколько сильно успела зарядиться интегрирующая цепочка. По мере разряда интегратора, работа инвертора снова восстановится.

2. Второй сигнал обозначен символом U/ID равен 0В при токе меньше заданного, 5В при токе превышающем заданную величину, порог переключения задаётся переменным резистором расположенным на датчике тока. Этот сигнал используется как аварийный, снимает импульсы управления с транзисторов через вход10 м/сх L6390, включает тиристор Tr1(MCR100-8),блокируя тем самым дальнейшую работу инвертора.

Леонид ваша разработка меня заинтересовала. Давно хотел сделать,но схемы не нравились. А у вас конкретно
для резцов. Но хотелось увидеть фото установки и данные на катушку.

Ув. тов. miklin, у меня есть фото предыдущих вариантов нагревателя, коробка немного отличается, доработки касались блока управления, схем сигнализации. на фото видна катушка она плоская, в ней 8 витков в 2 слоя трубка медная D=6мм*1мм. Есть видео так-же предыдущего варианта ,но оно большое, если сообщите почту,могу отправить.

Блок питания 300 В.
Для питания нагревателя использовался трёхфазный блок питания на трёх тиристорных блоках по схеме однополупериодного выпрямления. Строгий критик увидит здесь явную избыточность оборудования. Попытаюсь объяснить такой выбор.
1.Поскольку для работы индуктора необходимо водяное охлаждение, есть смысл охлаждать водой и инвертор и выпрямитель. Тиристорные блоки имеют преимущество в том, что их охлаждающие пластины находятся под нулевым потенциалом в отличии от тиристоров или диодов, что упрощает конструкцию. Вся конструкция собирается на одной медной пластине к которой припаивается медная трубка.
2. Потратившись на блок управления, получаем регулируемый стабилизированный выпрямитель, что создаёт дополнительное удобство при работе на малых мощностях и при наладке инвертора.
3. Минусовый вывод выпрямителя глухо посажен на заземление ну или на ноль сети питания, что та-же создаёт некоторые удобства и безопасность. Для нормальной работы инвертора, требуется подключение цепи питания драйвера L6390 -15В к минусовому выводу силового напряжения в нашем случае к заземлению.

Некоторые особенности драйвера L6390.
Как мне кажется, это один из лучших драйверов по части защиты от различных неисправностей, чемпион по быстродействию защит. По этому поводу, рекомендую просмотреть статью: IGBT-драйвер в свете защиты транзистора https://power-e.ru/components/igbt-drajver/
Правда, в заводской документации, в качестве датчика тока для защиты, предлагается использовать безиндуктивный шунт, а не трансформатор тока. Недостатком этого драйвера, по моему мнению, для любителей, является тот факт что эти драйвера не производят в dip-корпусах, соответственно выходные токи менее 0,5А, требуют усиления для работы с мощными транзисторами. В качестве усилителя пара транзисторов TIP122-TIP127 или TIP 142-TIP147 отлично справляется, практически для любых транзисторов. (Конечно, любые транзисторы я не мог попробовать) Ещё одна особенность этого драйвера состоит в том, что он контролирует наличие и уровень напряжения на будстрепном конденсаторе С17(0,1мкф) и при снижении этого уровня, блокирует работу драйвера. Поэтому пришлось ввести резистор R20(200 Ом), а усилитель сигнала HVG запитать от отдельного изолированного источника питания БП-3 15/15В. 1Вт. Такие-же источники питают как сам драйвер (БП-2) так и усилитель сигнала LVG «нижнего» транзистора. Был ещё источник БП-1 на 5В, но потом я от него отказался, заменив стабилизатором 7805. Понеся дополнительные расходы на источники, сильно облегчил проблему борьбы с помехами.

Силовой инвертор индукционного нагревателя.
В качестве силовых ключей в инверторе использовались различные IGBT транзисторы, способные работать на частоте более 50кГц, предпочтительно на напряжение 650В.
Блок управления при наладке настраивается таким образом, чтобы переключение транзисторов происходило при нулевом токе через транзистор, что сильно облегчает жизнь транзисторам. Методика настройки описана в упомянутых ранее статьях Кухтецкого С.В. Кстати, ранее этих статей было больше, куда-то они исчезают.
Проблема построения инвертора в том, что надо обеспечить подвод и отвод от транзисторов, значительных токов (более100А) с минимальным активным и индуктивным сопротивлением, при этом обеспечить качественный отвод тепла.
Лучше всего для этого подходят новые транзисторы IXYN100N65C3H1 и аналогичные. К сожалению, цена их весьма высока.
При пайке транзисторов в обычных корпусах, приходится использовать в качестве проводников медную фольгу, а в припой пос-61 добавлять сплав Розе для понижения температуры плавления. На фото, показан инвертор где транзисторы установлены без пайки, винтовыми зажимами. Насколько это удачное решение пока не ясно.

Что бы запаять выводы мощного транзистора на радиаторе, можно временно заменить прокладку под ним с теплопроводящей, на теплоизолирующую, например из электрокартона. Главное подобрать примерно одинаковую толщину, что-бы при затягивании креплений не создать лишних напряжения в выводах транзистора.

А если нет прокладки? Если корпус не требует внешней изоляции, так как F или подложка изолирована внутри?

Леонид-4 писал(а): Чт окт 15, 2026 11:30:23 а в припой пос-61 добавлять сплав Розе для понижения температуры плавления. На фото, показан инвертор где транзисторы установлены без пайки, винтовыми зажимами. Насколько это удачное решение пока не ясно.

Фотография не приложилась.
Решение, скорее всего, неудачное - такой припой рискует быть хрупким, его механическая прочность может оказаться недостаточной в каких-то условиях.