Het probleem
Een machinebouwer had twee printplaten van een 90V gelijkstroomregeling, het type sturing dat je aantreft in industriële machines waar een DC-motor nauwkeurig met een potmeter geregeld moet worden. De prints brandden telkens door. De klant had al een netfilter (van een Mitsubishi frequentieregelaar) voor de voeding geplaatst, maar dat hielp niet. Een nieuwe regelaar kostte €270,- per stuk. Onze opdracht was om de prints te repareren én een structurele oplossing zoeken.
Wat zagen wij?
De eerste inspectie leverde een verrassende bevinding op: De optocoupler leek bij meting nog goed te werken. Alle meetbare waarden waren binnen de specificaties. Toch werd de motor niet meer regelbaar. Na het in kaart brengen van het schakelgedrag met de oscilloscoop werd duidelijk dat de opto wel degelijk defect was, maar op een manier die bij statische meting niet zichtbaar is.
De eigenlijke oorzaak zat echter dieper: de originele thyristors in dit ontwerp hebben een relatief hoge gate-triggerstroom. Om die te schakelen via de optocoupler, was een gate-weerstand van slechts 100Ω geplaatst. Bij een netspanning met piekspanningen resulteert dat in een piekstroom van 3 Ampère door de gate, ver boven wat de optocoupler aankan. Het gevolg: de opto wordt met elke schakelcyclus een beetje verder beschadigd, tot hij het volledig begeeft. De thyristor zelf overleeft dat, maar de opto niet.
Onze aanpak
Bij de eerste reparatie is de optocoupler vervangen en een TVS-diode als bescherming toegevoegd. Deze TVS diode zou de bulk van de piekstroom opvangen, waardoor de optocoupler beschermd zou worden. De prints gingen terug naar de klant. Enkele maanden later meldde de klant zich opnieuw: weer een defecte print.
Na heranalyse van de eerder in kaart gebrachte schakelschema’s en het sgedrag werd de echte oplossing gevonden:
Optocoupler vervangen. De opto had door de overbelasting al flinke klappen opgelopen
Thyristors vervangen door SV6020L1TP. Dit type heeft een veel lagere gate-triggerstroom (6 mA), geschikt voor sturing via een opto-isolator
Gate-weerstanden verhogen: van 100Ω naar 10kΩ. hiermee daalt de piekstroom door de gate van 3A naar circa 30mA, ruim binnen de specificaties
De TVS-diode bleek overbodig: De opto-isolator verdraagt zelf al tot 400V aan de uitgang en met de nieuwe thyristors verdwijnt de overbelasting aan de basis.
De aanpassing is getest op de labvoeding en daarna in bedrijfsomstandigheden. Beide prints zijn gerepareerd en retour gestuurd.
Resultaat
De regelaar functioneert correct en is nu robuust voor de langere termijn. De piekbelasting op de optocoupler is met een factor 100 teruggebracht. Door de gewijzigde componentkeuze is de kans op herhaling van deze storing minimaal.
Voor de klant betekende dit dat twee prints voor samen circa €400,- (excl. btw) gerepareerd en structureel verbeterd werden tegenover €540,- voor twee nieuwe regelaars die het spoedig zouden begeven. Toekomstige regelaars kunnen met de kennis van nu voor een lager bedrag gerepareerd en aangepast worden.
Heeft u een vergelijkbare print?
Werkt uw DC-motorregeling niet meer, of heeft u prints die steeds opnieuw doorbranden? Wij kijken niet alleen naar het defecte onderdeel, maar ook naar de oorzaak. Neem contact op via het formulier voor een eerlijke inschatting.
