Podczas naszej ostatniej przygody z naprawą dużej spawarki inwertorowej, którą zresztą udało nam się skutecznie naprawić, pozyskaliśmy uszkodzony, trójfazowy mostek prostowniczy na napięcie 1600V i prąd ciągły na wyjściu 160A renomowanej firmy Semikron o symbolu SKD160/16. Tego typu mostki znajdują się praktycznie w każdym urządzeniu, którego zasada przetwarzania energii opiera się o modulację tejże energii przy pomocy półprzewodnikowych elementów komutacyjnych jak np. tranzystory IGBT, mosfet czy tyrystory. Przebieg napięć przemiennych z sieci trzeba najpierw wyprostować do postaci pojedynczego napięcia stałego, które to dopiero jest filtrowane i przetwarzane w dalszej części urządzenia. Taki mostek, jeśli zostanie w urządzeniu uszkodzony nadaje się już tylko do śmieci, ale u nas odegra jeszcze jedną ważną rolę edukacyjną.

Nasz mostek, choć nierozbieralny, postanowiliśmy otworzyć by zobaczyć co ma w środku. Na miedzianej podstawie o grubości ok. 5mm znajduje się ceramiczna podstawa na której w grubej warstwie miedzi wytrawiono układ połączeń elektrycznych i naniesiono struktury półprzewodnikowe dużej mocy sześciu sztuk diod prostowniczych.

Rys. 1 Trójfazowy mostek prostowniczy Semikron: sprawny i uszkodzony - pozbawiony obudowy.

Na powyższym zdjęciu pokazałem sprawny mostek oraz po prawej stronie ten, który wymieniliśmy w naprawianym urządzeniu ze zdemontowaną obudową i złączami doprowadzającymi napięcie przemienne i wyprowadzającymi stałe. Już na pierwszy rzut oka widać, co było przyczyną tego, że mostek w urządzeniu nie miał zamiaru pracować poprawnie i powodował natychmiastowe wyłączenie bezpieczników nadprądowych po włączeniu.

Rys. 2 Widok struktury wewnątrz mostka prostowniczego.

Na zdjęciu widzimy, że dwie spośród sześciu diod prostowniczych uległy uszkodzeniu. Pierwsza struktura dosłownie eksplodowała a druga zdążyła się dopiero trochę uszkodzić bo zapewne zadziałało już zabezpieczenie, które wyłączyło zasilanie urządzenia. Przeciążenie lub inny problem spowodowało uszkodzenie diody prostującej dodatnią połówkę pierwszej fazy prądu a kończący przepływ, prąd ujemny w drugiej fazie dopiero zaczął niszczyć drugą diodę.

Rys. 3 Widok struktury wewnątrz mostka prostowniczego.

Nie wszystkie struktury uległy uszkodzeniu właśnie ze względu na charakter przebiegu sinusoidalnego napięcia w sieci energetycznej, poniżej dla osób nie mających o tym pojęcia przedstawiam rysunek.

Rys. 3 Przebiegi prądów na wejściu i wyjściu trójfazowego mostka prostowniczego.

Wszystkie obwody mostka prostowniczego, oprócz tego, że są trwale przytwierdzone do miedzianej podstawy, która odprowadza ciepło do radiatora, są jeszcze zatopione w żelu termoprzewodzącym, który odprowadza ciepło na dużej przestrzeni i całą powierzchnią we wszystkich kierunkach (dlatego tak efektywne jest zanurzanie gorącego przedmiotu w wodzie.