Mengapa sirkuit ini tidak bisa bekerja untuk beban induktif?

9

Kontrol Tegangan AC menggunakan MOSFET

Saya menggunakan sirkuit serupa untuk mengontrol kecepatan kipas AC 60 W menggunakan kontrol fase. Tidak seperti TRIAC , pasokan ke kipas diberikan pada awal siklus. Saya pikir ini akan meminimalkan kebisingan switching yang biasanya terdengar di kontrol TRIAC.

PWM dari 0 hingga 10 milidetik. Dalam PWM rendah, MOSFET memanaskan banyak dengan beban induktif, tetapi tidak dengan beban resistif . Snubber yang menggunakan kapasitor 0,1 μF dan resistor 100 atau 39 ohm terhubung di seluruh pin sumber dan ground MOSFET.

Apa yang harus saya lakukan?

Mitz
sumber
2
Mungkin saja pada beban induktif hubungan fasa antara tegangan dan arus adalah 90 derajat fase bergeser yaitu ketika Anda memicu MOSFET pada nol silang, kemungkinan arusnya maksimum dan kerugian switching karena itu lebih besar.
Andy alias
1
Apakah ini beban induktif atau sebenarnya motor induksi? Karakteristik yang cukup berbeda terutama ketika rotor macet (atau pada kecepatan sangat rendah): lebih dekat ke korsleting daripada induktor!
Brian Drummond
@ Brian Drummond: Ini kipas AC Ceiling 230V 50Hz
Mitz

Jawaban:

5

Lihat Dimmer AC PWM ini untuk artikel Arduino tentang instruksi, yang mengatakan:

masalah mulai, karena dia memberi makan gerbang dari MOSFET, dengan tegangan yang disingkat oleh MOSFET yang sama. Dengan kata lain, jika MOSFET dibuka sepenuhnya, tegangan DC yang berasal dari penyearah benar-benar korslet. Oleh karena itu tidak akan ada tegangan lagi untuk dipasang di gerbang dan MOSFET akan memblokir lagi. Efek ini mungkin tidak terlalu blak-blakan oleh siklus rendah (= lampu dengan intensitas rendah), karena kehadiran C1, yang akan menahan muatannya untuk sementara waktu dan akan menerima muatan baru berkat siklus rendah, tetapi pada 25 -80% dutycycle tegangan pada C1 tidak bisa dipertahankan lagi dan lampu mungkin mulai berkedip. Yang lebih buruk adalah bahwa pada saat-saat tegangan di gerbang turun, untuk sementara waktu MOSFET akan tetap bekerja, tetapi tidak sepenuhnya jenuh: ia akan perlahan-lahan berubah dari nominal 0. 04 Ohm resistance terhadap resistansi tak terbatas dan semakin lambat ini berjalan, semakin tinggi kekuatan yang harus dihamburkan dalam MOSFET. Itu berarti banyak panas. MOSFET adalah switch yang baik tetapi resistor yang buruk. Mereka harus dinyalakan dan dimatikan dengan cepat. Saat ini rangkaian sangat bergantung pada D1 untuk menjaga tegangan pada gerbang T1 pada batas yang dapat diterima saat tegangan berayun antara 0 Volt dan Puncak penuh Pada puncaknya tegangan yang diperbaiki adalah 230x1.4 = 330V Tegangan rata-rata yang diperbaiki adalah 230x0.9 = 207V

Jika kita melupakan efek penghalusan kapasitor untuk sementara waktu dan menganggap optocoupler untuk sepenuhnya membuka tegangan rata-rata pada kapasitor adalah 22/88 * 207 = 52 Volts dan pada puncaknya 22/88 * 330 = 83 Volts. Itu bukan karena D1 dan fakta bahwa MOSFET akan mempersingkat Tegangan.

Jika optocoupler tidak dalam saturasi dan karena itu impedansinya tak terbatas, kapasitor C1 akan mengisi hingga tegangan penuh yang diperbaiki jika bukan untuk D1. Rata-rata 3mA akan mengalir melalui R3, R4 dan R5 (207-10) / 66k yang sama dengan konsumsi daya 0,6 Watt pada resistor R3, R4, R5

hamid saffari
sumber
4

Pertama-tama, sirkuit ini tidak dapat digunakan untuk mengontrol beban induktif. T1 diaktifkan secara serempak dengan frekuensi listrik dan ini dapat menyebabkan arus DC mengalir. Alasan Anda dapat melihat efek ini di PWM rendah adalah bahwa tegangan melintasi D1 tetap sama (10 V) hingga sekitar 90% dari rentang siklus tugas. Jadi T1 melakukan sedikit lebih lama dari yang Anda harapkan dari PWM. Pada siklus kerja yang lebih tinggi, tegangan turun dan T1 mulai bekerja dengan cukup baik.

Selain itu, snubber menghamburkan kekuatan sebagai panas. Snubber akan memiliki efektivitas yang berbeda pada frekuensi yang berbeda. Anda harus memilih nilai untuk R dan C agar sesuai dengan frekuensi yang ingin Anda gunakan.

GR Tech
sumber
@ GR Tech: Punya ide untuk memodifikasi sirkuit ini untuk beban induktif?
Mitz
BAIK. Aku bisa mengerti. Ini adalah sirkuit dengan komponen minimum, murah & bagus TETAPI untuk penggantian lampu karena Anda tidak tahu persis kapan harus mengaktifkan / menonaktifkan beban. Gagasannya adalah untuk menghilangkan D1C1 dan menambahkan induktor secara seri ke gerbang T1, untuk menghidupkan pada 90 derajat di mana tegangan berada pada puncaknya ..... ATAU ganti T1 dengan coolMOS seperti 20N60S5 .... ATAU gunakan zero crossing opto yaitu MOC3031M. Maaf tapi saya tidak punya waktu untuk menyolder semua di atas. Hanya ide!
GR Tech
oops ... sunting waktu berlalu ... tetapi Anda dapat melihat di sini techome.de/manuals/85829_DI200AB_KM_UM.pdf
GR Tech
1
Jika frekuensi PWM jauh lebih tinggi daripada listrik, saya tidak berpikir arus DC akan menimbulkan masalah; masalah yang lebih besar yang saya lihat adalah bahwa beban induktif perlu beralih antara "arus yang mengalir melalui pasokan ke beban dan kembali ke pasokan" dan "arus yang mengalir melalui beban, melewati mode pasokan". Dioda flyback dapat menyediakan fungsi terakhir saat mengendarai beban DC, tetapi karena alasan yang jelas tidak akan bekerja dengan AC.
supercat
1

Untuk induktor,

V=Ldidt

PWM adalah saklar gaya on-off dan memotong arus pasokan dari induktor secara instan akan menghasilkan tegangan balik yang luar biasa yang kemungkinan besar akan menghancurkan MOSFET Anda.

Pyxzure
sumber
2
Anda mengerti bahwa ini adalah aplikasi AC, bukan DC, kan? Di mana Anda akan meletakkan dioda seperti itu?
Dave Tweed
@ Andy alias: Seperti yang saya sebutkan, untuk MOSFET beban resistif itu keren. Bahkan pada PWM tinggi, MOSFET keren untuk beban induktif. @ Pyxzure: Karena beban induktif ini menggunakan AC, saya tidak yakin menggunakan dioda flyback. Jika memungkinkan, tolong tampilkan skematis.
Mitz
Maaf, dihapus untuk mencegah kesalahpahaman
Pyxzure
1

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Gambar 1. Skema dilucuti ke jalur arus esensial dengan MOSFET diwakili oleh sebuah saklar dan diatur ulang untuk kejelasan.

Gambar 1 dapat membantu untuk memahami masalahnya.

  • T1 diwakili oleh SW1.
  • Ketika L positif dan T1 pada arus mengalir melalui D3 dan D4 ke lampu. (Gambar 1b.)
  • Ketika L negatif dan T1 pada arus mengalir melalui D2 dan D5 dari lampu. (Gambar 1c.)

Dalam rangkaian DC Gambar 1b akan memiliki dioda snubbing yang dihubungkan secara paralel dengan LAMP2 dan mengarah ke atas (anoda ke N). Gambar 1c akan menunjuk ke bawah (katoda ke N). Seharusnya jelas bahwa kita tidak dapat memiliki dioda yang menunjuk ke dua arah dan karenanya kita tidak dapat menggunakan dioda snubbing untuk beban induktif.

Pilihan Anda adalah menggunakan snubber RC tetapi kami tidak memiliki informasi yang cukup untuk membantu Anda.

Transistor
sumber
0

Jika Anda menggunakan ini untuk mendorong beban induktif, Anda cenderung menggoreng T1.

Ketika sinyal PWM rendah, T1 akan berusaha untuk mengganggu arus saat beban mencoba untuk mempertahankannya. Hasil: tegangan tinggi akan diinduksi sampai sesuatu rusak.

Anda dapat menggunakan zener pantat besar (avalanche diode sebenarnya) di transistor sebagai snubber. Ini akan membatasi tegangan EMF-belakang dari beban ke tingkat yang aman.

Memiliki beberapa kapasitansi secara paralel dengan beban induktif akan menyenangkan juga.

Oskar Skog
sumber
-2

Dimmer ini menghasilkan tegangan AC yang diperbaiki yang pada dasarnya adalah tanpa filter DC. Arus beban induktif dengan sumber DC hanya dibatasi oleh Resistansi koil. Ini menciptakan arus yang tinggi melalui komponen-komponen yang menyebabkan panas berlebih dan akhirnya penghancuran motor dan MOSFET.

elie Khawand
sumber
Tingkatkan jawaban singkat Anda untuk memasukkan masalah dengan pengalihan fase di beberapa motor untuk rotasi, kembali EMF, dan membutuhkan gelombang sinus bersih untuk bekerja dengan benar. Peredupan cahaya dan banyak skema PWM tidak bekerja dengan baik dengan motor AC kutub tunggal.
Sparky256
1
" Dimmer ini menghasilkan tegangan AC yang diperbaiki ... ". Tidak, tidak. MOSFET ada di dalam penyearah tetapi beban ada di luarnya dan menerima pasokan AC. Diperlukan pengeditan. Lacak cara arus mengalir pada setiap setengah siklus. Selamat datang di EE.SE.
Transistor