Bericht über den Entwicklungsstand am 13.9.2012:

Mittlerweile funktioniert das Gerät und ich habe auch schon mit 120Ampere eine ganze dicke 2,5mm-Elektrode runtergeschweisst:





Dafür sind es jetzt wieder viele Teile geworden. Ich habe zunächst eine Überstromlimitierung gebaut, die jetzt nur noch etwa 350mA von C3 nach C4 durchlässt. Bei Begrenzung geht, gesteuert über einen Optokoppler, eine rote LED an.

Ausserdem habe ich die Impusbreite von der Spannung an C4, sowie der Temperatur am Kühlkörper neben T3 (IGBT), abhängig gemacht.

Das hat aber immer noch nichts geholfen. Der IGBT ging wieder kaputt. Es war also nicht der Überstrom in Hinsicht zu hoher Leistung im Transistor, was normalerweise der Grund für Strom-Limits ist. Mir ist auch bekannt, dass IGBTs einen Latchupeffekt durch einen Bauartbedingten parasitären Thyristor haben können. Das Stichwort „safe turn off“ in der Nähe der Maximalstromangabe im Datenblatt muss sich dann wohl darauf beziehen. Wenn der IGBT nach einem Strom über 27A eventuell nicht mehr abzuschalten geht, dann fliesst natürlich anschliessend der ganze Schweissstrom durch das Ding und muß es ja wohl kaputtmachen.
Also habe ich die Peripherie des IGBT so umgebaut, dass ich die Emitterströme messen und begrenzen konnte. Dabei hat sich herausgestellt, dass meine Impulse eigentlich sowieso zu lang waren. Also habe ich den Ct an Pin3von IC1 Verkleinert.
Wenn ein bestimmter Strom an den Emitterwiderständen überschritten wird, werden T10 und T9 leitend und Ct wird blitzschnell über die 8V-Schwelle aufgeladen, so dass das IC den IGBT wieder ausschaltet.--Auf regulärem Wege, nicht durch shut down, weil sonst die Einstellung der Impulsfrequenz nicht mehr möglich wäre.-- Damit durch das Laden von Ct kein Kurzschluss entstehen kann, wird währenddessen T4 über D23 abgeschaltet. Allerdings hat die Schaltung eine gewisse Reaktionszeit so dass bei hoher Betriebsspannung immer noch unzulässige Spitzen entstanden. Dagegen bin ich mit einer kleinen Induktivität im Emitterkreis von T3 vorgegangen. Die verlangsamt den Stromanstieg grade so, dass die Begrenzung noch rechtzeitig reagieren kann. Um die Abschaltflanke schön steil zu halten, wird die Spule(3Wdg auf 8mm Ferritzylinder) in Gegenrichtung von einer sehr niederohmigen Schottky-Diode überbrückt. Damit mir die Sache bei den Messungen nicht dauernd kaputtgeht habe ich vorübergehend einen ganz dicken IGBT eingesetzt. Der kleinere original IGBT ist aber wieder drin, er liefert bessere Flanken und wesentlich mehr Induktionsspannung. Das Anheben des Emitterpotentials habe ich abgesehen von der Induktivität und den Shuntwiderständen für die Regelung wieder weggemacht. Laut Oszilloskop hat es sowieso nicht richtig funktioniert. Ich hätte Umassen von Abblockkondensatoren gebraucht. Statt dessen habe ich, um die Abschaltung zu verbessern, das Gatepotential um die Durchlassspannung von 3 Siliziumdioden unter Null abgesenkt, also so -1,8V (Ladungspump-Schaltung zwischen Treiber-Ic und IGBT-Gate.) Das funktioniert ohne Komplikationen.

Die Schaltung mit T6,T7und T8 hat mich auch einiges an Grübelei gekostet, auch wenn sie wahrscheinlich wieder rausfliegt: Es ist eine C4Spannungs- und Temperatur- sowie Potentiometer-abhängige Stromquelle, für die Einstellung der Pulsbreite. Die C4Spannung wird mit der Potentiometerstellung multipliziert, ohne, dass ich irgendwelche Leistungs-Bauteile dafür benötige. Der Konstantstrom am Drain von T6 fliesst über die 12V Z-Diode nach Masse, kann aber auch statt dessen von T5 nach Ct abgeleitet werden, wenn die Spannung am Pin2 hoch ist. Dadurch sind stärkere Ladeströme möglich, als sie Pin2 liefern könnte und dürfte.

Ich habe fast nur bedrahtete Bauteile genommen, keine SMDs, weil ich die Sache nicht handwerklich verkomplizieren wollte. Ich muß aber darauf hinweisen, dass es weitaus billiger Alternativen für den bedrahteten Kleinleistungs-MOSFET BS250 in meinem SMD Sortiment gibt. Nur die Gewohnheit, als Abblockkondensatoren für IC-Betriebsspannungen und ähnliches SMD – Kondensatoren auf der Unterseite der Platine anzulöten konnte ich mir nicht abgewöhnen. Das ist einfach zu praktisch. Kerkos sind bei mir fast immer SMD.

Ich finde aber, es sind jetzt schon wieder zu viele Bauteile. Deshalb werde ich im kommenden ausprobieren, ob ich nicht doch sehr vieles weglassen kann. Ich frage mich auch, ob man die Einstellung von Pulslänge und Frequenz überhaupt braucht, oder diese Aufgabe nicht einfach der sowieso vorhandenen Emitter-Strombegrenzung und einem internen Trimmwiderstand überlassen sollte. Zumindest bei der Pulsbreite/Funkenspannung ist das klar, man will immer das Maximum. Ich habe dazu schon Entwürfe gemacht.Ich denke, ich komme etwa bis auf 40Bauteile runter.

Ich träume immer noch von so einer 5-Teile Schaltung mit Trafo, Thyristor, Ladewiderstand und Ladekondensator und einer Abblockung am Eingang. Aber eine noch so steile Einschaltflanke ist eben auf die Betriebsspannung begrenzt im Gegensatz zu einem Abschalt-Impuls. Und das Verhältnis beim Trafo ist ja ein Grundproblem wenn es um Schweissstrom geht. Trotzdem werde ich vielleicht eines Tages das Verarschungs-Erlebnis haben, dass es jemand anderes so präsentiert und das Ding sogar noch mehr KV-s bietet. Denn ganz unmöglich ist es ja wohl nicht.