Досить часто для побудови зварювального інвертора застосовують основні три типи високочастотних перетворювачів, а саме перетворювачі включені за схемами: асиметричний або косою міст, напівміст, а також повний міст. При цьому резонансні перетворювачі є підвидами схем напівмоста і повного моста. За системою управління дані пристрої можна поділити на: ШІМ (широтно-імпульсною модуляцією), ЧИМ (регулювання частоти), фазовий управління, а також можуть існувати комбінації всіх трьох систем.
Всі вище перераховані перетворювачі мають свої плюси і мінуси. Розберемося з кожним окремо.
Система напівміст з ШІМ
Блок схема показана нижче:
Це, мабуть, один з найпростіших, але не менш надійних перетворювачів сімейства двотактних. «Розгойдування» напруги первинної обмотки трансформатора силового буде дорівнює половині напруги живлення - це недолік даної схеми. Але якщо подивитися з іншого боку, то можна застосувати трансформатор з меншим сердечником, не побоюючись при цьому заходу в зону насичення, що одночасно є і плюсом. Для зварювальних інверторів мають потужність близько 2-3 кВт такою силовою модуль цілком перспективний.
Оскільки силові транзистори працюють в режимі жорсткого перемикання, то для їх нормальної роботи необхідно ставити драйвери. Це пов'язано з тим, що при роботі в такому режимі, транзисторів необхідний високоякісний керуючий сигнал. Також обов'язкова наявність безтоковой паузи, щоб не допустити одночасне відкриття транзисторів, результатом чого стане вихід останніх з ладу.
резонансний напівміст
Досить перспективний вид полумостового перетворювача, його схема показана нижче:
Резонансний напівміст буде трохи простіше, ніж напівміст з ШІМ. Це обумовлено наявністю індуктивності резонансної, яка обмежує максимальний струм транзисторів, а комутація транзисторів відбувається в нулі струму або напруги. Струм, що протікає по силовому ланцюзі, буде мати форму синусоїди, що зніме навантаження з конденсаторних фільтрів. При такій побудові схеми необов'язково необхідні драйвери, перемикання може здійснюватися звичайним імпульсним трансформатором. Якість керуючих імпульсів в даній схемі не настільки істотно як в попередній, але безтоковая пауза все одно повинна бути.
В даному випадку можна обійтися без струмового захисту, а форма вольт-амперної характеристики ВАХ матиме падаючий вид. що не вимагає її параметричного формування.
Вихідний струм буде обмежуватися тільки індуктивністю намагнічування трансформатора і відповідно зможе досягати досить таки значних величин, в разі, коли виникне коротке замикання КЗ. Дана властивість позитивно впливає на підпал і горіння дуги, але і його також необхідно враховувати при підборі вихідних діодів.
Як правило, вихідні параметри регулюються зміною частоти. Але і регулювання фазное теж дає трохи своїх плюсів і є більш перспективним для зварювальних інверторів. Він дозволяє обійти таке неприємне явище як збіг режиму короткого замикання з резонансом, а також збільшує діапазон регулювання вихідних параметрів. Застосування фазового регулювання може дозволити змінювати вихідний струм в діапазоні від 0 до Imax.
Асиметричний або «косою» міст
Це однотактний, прямоходовой перетворювач, блок схема якого приведена нижче:
Даний тип перетворювача досить популярний як у простих радіоаматорів, так і у виробників зварювальних інверторів. Найперші зварювальні інвертори будувалися саме за такими схемами - асиметричний або «косою» міст. Перешкодозахищеність, досить широкий діапазон регулювання вихідного струму, надійність і простота - ці всі якості до сих пір привертають виробників до цих пір.
Досить високі струми, що проходять через транзистори, підвищені вимоги до якості керуючого імпульсу, що призводить до необхідності використовувати потужні драйвера для управління транзисторами, а високі вимоги до виконання монтажних робіт в цих пристроях і наявність великих імпульсних струмів, які в свою чергу підвищують вимоги до конденсаторним фільтрам - це істотні недоліки такого типу перетворювача. Також для підтримування нормальної роботи транзисторів необхідно додавання RCD ланцюжків - снабберов.
Повний міст з ШІМ
Являє собою класичний двотактний перетворювач, блок схема якого наведена нижче:
Дана схема дозволяє отримувати потужність в 2 рази більше, ніж при включенні типу напівміст і в 2 рази більше ніж при включенні типу «косою» міст, при цьому величини струмів і відповідно втрати у всіх трьох випадках будуть рівні. Це можна пояснити тим, напруга живлення буде рівним напрузі «розкачки» первинної обмотки трансформатора силового.
Для того, щоб отримати однакові потужності з півмилі (напруга розгойдування 0,5Uпіт.) Необхідний струм в 2 рази! менше ніж для випадку напівмоста. У схемі повного моста з ШІМ транзистори будуть працювати по черзі - Т1, Т3 включені, а Т2, Т4 вимкнені і відповідно навпаки при зміні полярності. Через трансформатор струму відстежують і контролюють значення амплітудне струму що протікає через цю діагональ. Для його регулювання є два найбільш часто вживані способи:
- Залишити незмінним напруга відсічення, а змінювати тільки довжину імпульсу управління;
- Проводити зміни рівня відсікаючого напруги за даними з трансформатора струму при цьому залишаючи незмінним тривалість імпульсу управління;
Обидва способи можуть дозволити проводити зміни вихідного струму в досить великих межах. У повного моста з ШІМ недоліки і вимоги такі ж, як і у напівмоста з ШІМ. (Дивись вище).
резонансний міст
Є найбільш перспективною схемою високочастотного перетворювача для зварювального інвертора, блок схема якого наведена нижче:
Управління вихідним струмом може проводиться двома способами - частотних і фазових. Обидва ці способи описувалися в резонансному півмилі (дивись вище).
Повний міст з дроселем розсіювання
Схема його нічим практично не відрізняється від схеми резонансного моста або напівмоста, тільки замість резонансної ланцюга LC послідовно з трансформатором включають не резонансну LC ланцюг. Ємність С, приблизно С≈22мкф х 63В, працює як сімметрірующій конденсатор, а індуктивний опір дроселя L як реактивний опір, величина якого буде лінійно змінюватися в залежності від зміни частоти. Перетворювач управляється частотним способом. Як відомо нам з електротехніки, при збільшенні частоти напруги опір індуктивності зросте, що зменшить струм в силовому трансформаторі. Досить простий і надійний спосіб. Тому досить велика кількість промислових інверторів будують за таким принципом обмеження вихідних параметрів.