Почему эта схема не может работать для индуктивной нагрузки?

Я использую аналогичную схему для управления скоростью вращения вентилятора переменного тока мощностью 60 Вт с использованием управления фазой. В отличие от TRIAC , подача на вентилятор осуществляется в начале цикла. Я думал, что это минимизирует шум переключения, обычно слышимый в элементах управления TRIAC.

ШИМ составляет от 0 до 10 миллисекунд. При низком ШИМ MOSFET сильно нагревается при индуктивной нагрузке, но не при резистивной нагрузке . Амортизатор с использованием конденсатора 0,1 мкФ и резисторов сопротивлением 100 или 39 Ом подключен к выводам истока и заземления MOSFET.

Что мне делать?

Посмотрите эту статью AC PWM Dimmer for Arduino , в которой говорится:

начинаются проблемы, потому что он питает затвор от полевого МОП-транзистора напряжением, которое замыкается тем же полевым полевым МОП-транзистором. Другими словами, если MOSFET полностью открыт, напряжение постоянного тока, поступающее от выпрямителя, полностью замыкается. Поэтому на затвор больше не будет напряжения, и MOSFET снова заблокируется. Этот эффект может быть не столь очевидным из-за низкого рабочего цикла (= лампа низкой интенсивности) из-за присутствия С1, который будет некоторое время сохранять заряд и получит новый заряд благодаря низкому рабочему циклу, но при 25 -80% рабочего цикла, напряжение на С1 больше не может поддерживаться, и лампа может начать мерцать. Хуже всего то, что в моменты, когда напряжение на затворе падает, на некоторое время МОП-транзистор все еще будет проводящим, но не будет полностью насыщенным: он будет медленно падать от своего номинального 0. 04 Ом сопротивление бесконечному сопротивлению, и чем медленнее это происходит, тем выше мощность, которая должна рассеиваться в MOSFET. Это значит много тепла. МОП-транзисторы - хорошие выключатели, но плохие резисторы. Их нужно быстро включать и выключать. В настоящее время схема в большой степени полагается на D1, чтобы поддерживать напряжение на затворе T1 в приемлемых пределах, в то время как напряжение колеблется между 0 Вольт и полным пиком. В пике выпрямленное напряжение составляет 230x1,4 = 330 В. Среднее выпрямленное напряжение составляет 230x0,9 =. 207V

Если на время забыть о сглаживающем эффекте конденсатора и предположить, что оптопара полностью разомкнута, среднее напряжение на конденсаторе составит 22/88 * 207 = 52 Вольт, а в пике 22/88 * 330 = 83 Вольт. Это не из-за D1 и того факта, что MOSFET закоротит напряжение.

Если оптрон не находится в состоянии насыщения, а его полное сопротивление, следовательно, бесконечно, конденсатор C1 будет заряжаться до полного выпрямленного напряжения, если не для D1. В среднем 3 мА будет протекать через R3, R4 и R5 (207-10) / 66k, что равняется потребляемой мощности 0,6 Вт в резисторах R3, R4, R5

Прежде всего, эта схема не может использоваться для управления индуктивными нагрузками. T1 переключается асинхронно с частотой сети, и это может привести к постоянному току. Причина того, что вы можете увидеть этот эффект при низком ШИМ, заключается в том, что напряжение на D1 остается тем же (10 В) до примерно 90% диапазона рабочих циклов. Таким образом, T1 проводит немного дольше, чем вы ожидаете от ШИМ. При большем рабочем цикле напряжение падает, и Т1 начинает проводить достаточно.

Кроме того, демпфер рассеивает энергию в виде тепла. Снуббер будет иметь разную эффективность на разных частотах. Вам нужно выбрать значения R и C, чтобы они соответствовали частотам, с которыми вы хотите работать.

Для индукторов,

ШИМ представляет собой двухпозиционный выключатель, и мгновенное отключение тока питания от индуктора приведет к созданию огромного обратного напряжения, которое, скорее всего, сломает ваш полевой МОП-транзистор.

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

Рис. 1. Схема, урезанная до существенного пути тока с полевым МОП-транзистором, представленным переключателем и реорганизованная для ясности.

Рисунок 1 может помочь понять проблему.

• T1 представлен SW1.
• Когда L положительный, а T1 включен, ток течет через D3 и D4 к лампе. (Рисунок 1b.)
• Когда L отрицателен, а T1 включен, ток течет через D2 и D5 от лампы. (Рисунок 1с.)

В схеме постоянного тока на рис. 1б диод-заглушка должен быть подключен параллельно с LAMP2 и направлен вверх (анод к N). Рисунок 1c будет иметь направление вниз (катод к N). Должно быть ясно, что у нас не может быть диода, указывающего в обоих направлениях, и поэтому мы не можем использовать демпфирующий диод для индуктивной нагрузки.

Вы могли бы использовать демпфер RC, но у нас недостаточно информации, чтобы помочь вам в этом.

Если вы используете это для управления индуктивной нагрузкой, вы, скорее всего, пожарите T1.

Когда сигнал ШИМ понижается, T1 будет пытаться прерывать ток, пока нагрузка пытается его поддерживать. Результат: высокое напряжение будет наведено, пока что-то не сломается.

Вы можете использовать стабилитрон с большой задницей (фактически лавинный диод) через транзистор в качестве демпфера. Это ограничит напряжение обратной ЭДС от нагрузки до безопасного уровня.

Было бы неплохо иметь некоторую емкость параллельно индуктивной нагрузке.

Этот диммер выводит выпрямленное переменное напряжение, которое в основном является нефильтрованным постоянным током. Ток индуктивной нагрузки с источником постоянного тока ограничен только сопротивлением катушки. Это создает сильный ток через компоненты, что вызывает перегрев и в конечном итоге разрушение двигателя и Mosfet.