Warum kann diese Schaltung für eine induktive Last nicht funktionieren?

Ich verwende eine ähnliche Schaltung zur Drehzahlregelung eines 60-W-Wechselstromlüfters mit Phasenregelung. Im Gegensatz zu einem TRIAC erfolgt die Versorgung des Lüfters zu Beginn des Zyklus. Ich dachte, es würde das Schaltgeräusch minimieren, das normalerweise in TRIAC-Steuerungen zu hören ist.

Die PWM liegt zwischen 0 und 10 Millisekunden. Bei niedriger PWM erwärmt sich der MOSFET stark mit einer induktiven Last, jedoch nicht mit einer ohmschen Last . Ein Dämpfer mit einem 0,1-µF-Kondensator und 100- oder 39-Ohm-Widerständen ist über die Source- und Erdungsstifte des MOSFET angeschlossen.

Was sollte ich tun?

In diesem Artikel zu AC PWM Dimmer für Arduino finden Sie Informationen zu Instructables:

Probleme beginnen, weil er das Gate vom MOSFET mit einer Spannung speist, die von demselben MOSFET kurzgeschlossen wird. Mit anderen Worten, wenn der MOSFET vollständig geöffnet ist, ist die vom Gleichrichter kommende Gleichspannung vollständig kurzgeschlossen. Daher muss am Gate keine Spannung mehr angelegt werden und der MOSFET blockiert erneut. Dieser Effekt wird möglicherweise von einem niedrigen Arbeitszyklus (= Lampe mit geringer Intensität) aufgrund des Vorhandenseins von C1 nicht so deutlich, dass es seine Ladung für eine Weile beibehält und dank des niedrigen Arbeitszyklus eine neue Ladung erhält, jedoch bei 25 -80% Einschaltdauer Die Spannung an C1 kann einfach nicht mehr aufrechterhalten werden und die Lampe beginnt zu flackern. Was schlimmer ist, ist, dass in Momenten, in denen die Spannung am Gate abfällt, der MOSFET für eine Weile noch leitet, aber nicht vollständig gesättigt ist: Er geht langsam von seiner nominalen 0 ab. 04 Ohm Widerstand gegen unendlichen Widerstand und je langsamer dieser geht, desto höher ist die Leistung, die im MOSFET abgeführt werden muss. Das bedeutet viel Hitze. MOSFETS sind gute Schalter, aber schlechte Widerstände. Sie müssen schnell ein- und ausgeschaltet werden. Gegenwärtig ist die Schaltung stark auf D1 angewiesen, um die Spannung am Gate von T1 an akzeptablen Grenzen zu halten, während die Spannung zwischen 0 Volt und voller Spitze schwankt. Bei Spitze beträgt die gleichgerichtete Spannung 230x1,4 = 330V. Die durchschnittliche gleichgerichtete Spannung beträgt 230x0,9 = 207V

Wenn wir den Glättungseffekt des Kondensators für eine Weile vergessen und davon ausgehen, dass der Optokoppler vollständig geöffnet ist, beträgt die durchschnittliche Spannung am Kondensator 22/88 * 207 = 52 Volt und in der Spitze 22/88 * 330 = 83 Volt. Dies liegt nicht an D1 und der Tatsache, dass der MOSFET die Spannung kurzschließt.

Wenn der Optokoppler nicht gesättigt ist und seine Impedanz daher unendlich ist, würde sich der Kondensator C1 ohne D1 auf die volle gleichgerichtete Spannung aufladen. Im Durchschnitt fließen 3 mA durch R3, R4 und R5 (207-10) / 66k, was einem Stromverbrauch von 0,6 Watt in den Widerständen R3, R4, R5 entspricht

Erstens kann diese Schaltung nicht zur Steuerung induktiver Lasten verwendet werden. T1 wird asynchron mit der Netzfrequenz geschaltet und dies kann dazu führen, dass Gleichstrom fließt. Der Grund, warum Sie diesen Effekt bei niedriger PWM sehen können, ist, dass die Spannung an D1 bis etwa 90% des Arbeitszyklus gleich bleibt (10 V). T1 leitet also etwas länger als Sie es von PWM erwarten würden. Bei einem höheren Arbeitszyklus fällt die Spannung ab und T1 beginnt ausreichend zu leiten.

Zusätzlich leitet der Dämpfer Energie als Wärme ab. Der Dämpfer hat bei verschiedenen Frequenzen eine unterschiedliche Wirksamkeit. Sie müssen die Werte für R und C entsprechend den Frequenzen auswählen, mit denen Sie arbeiten möchten.

Für Induktivitäten,

PWM ist ein Ein-Aus-Schalter. Wenn Sie den Versorgungsstrom von der Induktivität sofort abschneiden, wird eine enorme Sperrspannung erzeugt, die Ihren MOSFET höchstwahrscheinlich kaputt macht.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Abbildung 1. Schema auf einen wesentlichen Strompfad reduziert, wobei der MOSFET durch einen Schalter dargestellt und der Übersichtlichkeit halber neu organisiert wird.

Abbildung 1 kann helfen, das Problem zu verstehen.

• T1 wird durch SW1 dargestellt.
• Wenn L positiv ist und T1 eingeschaltet ist, fließt Strom durch D3 und D4 zur Lampe. (Abbildung 1b.)
• Wenn L negativ ist und T1 eingeschaltet ist, fließt Strom durch D2 und D5 von der Lampe. (Abbildung 1c.)

In einem Gleichstromkreis hätte 1b eine Dämpfungsdiode, die parallel zu LAMP2 verdrahtet ist und nach oben zeigt (Anode zu N). In Abbildung 1c würde es nach unten zeigen (Kathode zu N). Es sollte klar sein, dass die Diode nicht in beide Richtungen zeigen kann und wir daher keine Dämpfungsdiode für eine induktive Last verwenden können.

Sie könnten einen RC-Snubber verwenden, aber wir haben nicht genügend Informationen, um Ihnen dabei zu helfen.

Wenn Sie dies verwenden, um eine induktive Last anzutreiben, ist es sehr wahrscheinlich, dass Sie T1 braten.

Wenn das PWM-Signal niedrig wird, versucht T1, den Strom zu unterbrechen, während die Last versucht, ihn aufrechtzuerhalten. Ergebnis: Hochspannung wird induziert, bis etwas kaputt geht.

Sie könnten einen Big Ass Zener (Lawinendiode tatsächlich) über dem Transistor als Dämpfer verwenden. Dadurch wird die Gegen-EMK-Spannung von der Last auf sichere Werte begrenzt.

Es wäre auch schön, eine gewisse Kapazität parallel zur induktiven Last zu haben.

Dieser Dimmer gibt eine gleichgerichtete Wechselspannung aus, die im Grunde genommen ungefilterter Gleichstrom ist. Ein induktiver Laststrom mit einer Gleichstromquelle ist nur durch den Widerstand der Spule begrenzt. Dies erzeugt einen hohen Strom durch die Komponenten, der eine Überhitzung und letztendlich die Zerstörung des Motors und des Mosfet verursacht.