Помогите учиться на ошибках при подключении осциллографа

Я построил эту схему для затемнения лампы с ШИМ-сигналом. У него была проблема, когда MOSFET становился действительно горячим. Поэтому я хотел знать, что происходит на воротах MOSFET.

Я выключил сигнал ШИМ и своим мультиметром я измерил как 12V. Теперь, уверенный в том, что я могу смотреть на сигнал с помощью своего маленького USB-осциллографа (рассчитан на 20 В), я подключил его. Бам, гаснет свет, и у меня остался кирпичный осциллограф и ПК, к которому он был подключен.$V_{GS}$

Мне очень жаль ломать мой компьютер. Однако я должен знать, что пошло не так, поэтому я здесь.

О проблеме с горячим MOSFET: Оказывается, в коде была ошибка, из-за которой частота ШИМ была очень высокой. Убедившись в том, что частота 200 Гц была исправлена, перегрев и диммер теперь работают, как и предполагалось.

редактировать:

МОП-транзистор: IXTQ40N50L2

Оптопара: ILQ2

Показанная схема представляет собой сеть переменного тока, подключенную без какой-либо изоляции. Измерение Vgs с использованием мультиметра безопасно, потому что мультиметр «плавающий» по отношению к электросети.

Но ПК не плавает. ПК обычно имеет заземленный корпус, а это означает, что металлический экран на разъеме USB также заземлен к точке питания от сети через корпус ПК.

Таким образом, подключение USB-осциллографа к сети, подключенной к сети, неизбежно губительно. Когда это будет сделано, напряжение сети будет подталкивать ток в корпус ПК (или в линии передачи данных USB, в зависимости от того, какой датчик подключен) для возврата на землю.

Все цепи питания должны быть оснащены плавучим оборудованием. Вы могли бы быть в безопасности, если бы вы использовали ноутбук вместо ПК, но это не так безопасно, если вы действительно не изолировали все вокруг ноутбука и не убедились, что ваш ноутбук действительно плавает относительно земли.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Рисунок 1 а, б и в.

Поскольку цепь не изолирована, нижняя линия вашей цепи перемещается вместе с напряжением сети.

• На положительных полупериодах (b) нижняя часть М2 обычно держится примерно на 0,7 В выше нейтрального напряжения. Поскольку это связано с заземлением - это 0,7 В над землей. Поскольку осциллограф и ПК обеспечивают меньший путь сопротивления к земле, чем диод, ток будет проходить через них, а не через диод. Ваше оборудование может выдержать 0,7 В, если сопротивление кабеля достаточно велико, чтобы ограничить ток.
• На отрицательных полупериодах (c) дно M3 поднимается до пика -170 В (если вы на питании 120 В). Высокий ток будет течь от земли ПК / осциллографа, поскольку он обеспечивает короткое замыкание от земли. Этот ток, вероятно, сжег несколько наземных следов на печатных платах, через которые он пробежал. Как только они исчезнут, напряжение будет приложено к микросхемам и т. Д., И они также будут уничтожены.

Это тяжелый урок, поэтому выучите его хорошо. Убедитесь, что вы понимаете логику объяснения выше. Если вы сможете это сделать, вы узнаете больше о стоимости замены вашего оборудования, чем многие на платных курсах.

Поскольку проблема использования осциллографов в сетевых цепях часто возникает в EE.SE, может помочь следующее.

Рисунок 1 и 2. Fluke Scopemeter и набор датчиков. Обратите внимание на изолированный разъем «BNC» и провода, включая черный штекер на проводе заземляющего зажима (который вставляется в боковую часть датчика). Измеритель поставляется с разъемом блока питания, который не соприкасается с внутренними органами до тех пор, пока не будет вставлен незащищенный металл. Оптический последовательный порт виден сбоку прицела.

Инструменты, такие как датчик на рисунке 2, полностью изолированы. В результате заземление прицела может быть подключено к любой точке исследуемой цепи, включая выпрямленную отрицательную линию на рис. 1. Даже при зарядке устройство полностью изолировано от заземления сети. Единственное, на что нужно обратить внимание, это на то, что зажимы заземления входящих в комплект зондов A и B каналов не подключены к двум разным потенциалам.

Так близко, но катастрофа. Веб-ресурсы должны быть перепроверены, особенно когда речь идет о цепях линейного напряжения. Circuit-Lab следует уведомить, что они опубликовали гарантированного убийцу ПК и возможного убийцу людей. Эти дорогие уроки никогда не забываются теми, кто выживает.
Спасибо вам за то, что вы обнаружили, что быстрый ШИМ вызывает горячий MOSfet, а медленный ШИМ - это решение. Модификация схемы, которая уменьшает резистор 180 кОм до 10 кОм, также несколько поможет. Ваше решение очень медленного ШИМ 200 Гц. это также достойный обходной путь. Будьте осторожны при выборе частот, кратных частоте линии, например, при выборе 240 Гц. где частота линии составляет 60 Гц. даст интересный оптический эффект.
Основной пересмотр этой схемы, чтобы избежать катастрофывключает в себя полную изоляцию источника ШИМ от драйвера MOSFET, например, так: Необходимо также тщательно выбирать компоненты. BR1 должен быть рассчитан на напряжение, чтобы легко измерять пиковое линейное напряжение. Он также должен быть рассчитан на пропускание тока лампы при некотором значительном напоре, так как для ламп требуется импульсный ток в холодном состоянии, пока они не достигнут рабочей температуры. Диод D1 может быть небольшим диодом, потому что от него требуется небольшой ток, но он должен быть рассчитан как минимум на пиковое линейное напряжение. Было бы безопаснее выбрать номинальное напряжение пикового линейного напряжения.
Зондирование этой цепи с помощью любого осциллографаэто «убийца объема». Нет «сфера я использовал выдержав его соединение с землей (ссылка 0В) собирается любой части этой цепи, кроме источника ШИМ. Если у вашего USB-осциллографа есть спецификация, внимательно найдите предел синфазного напряжения . Это говорит вам, как далеко от земли его входная цепь может отклоняться до того, как какая-то ее часть выйдет из строя. Некоторые только несколько вольт. Эта схема потребует сотен вольт синфазного диапазона. Всегда предполагайте, что эталон 0v прицела подключен непосредственно к земле, и всегда помните, что большинство частей этой цепи приведет к эффектному отказу при заземлении.

Поймите, что вольфрамовые лампы имеют большой рост температуры> 3200 ° C и NTC от 10: 1 к сопротивлению от холодного до горячего, поэтому, если широтно-импульсные импульсы пульсируют с низкой скоростью или слишком быстро, Ipk может достигать 10-кратного номинального тока лампы или иметь большие динамические потери и FET RdsOn с сопротивлением может нагреваться с I ^ 2R = Pd

Обратите внимание, что линия и нейтраль не помечены, и ни V +, ни V- не заземлены, но мы знаем, что нейтраль, по крайней мере, заземлена на внешнем трансформаторе. Таким образом, не обращая внимания, вы можете подключить заземление датчика к выпрямленной линии, вместо двух падений диода от нейтрали.

Для этого требуются два датчика 10М, рассчитанных на 400 В в дифференциальном режиме AB.

Учтите, что ваш компьютер пожертвовал собой ради спасения вашей жизни.

Как примечание, такие измерения могут быть выполнены с использованием так называемых изолированных USB-концентраторов:

Они обеспечивают несколько кВ между вашим ПК (который обычно заземлен и безопасен для прикосновения) и таким оборудованием, как прицелы USB, которые могут стать активными. Конечно, вы все равно должны знать, что вы делаете (например, прикасаться к прицелу только тогда, когда питание отключено и все крышки ВН разряжены).