Por que esse circuito não pode funcionar para uma carga indutiva?

Estou usando um circuito semelhante para controlar a velocidade de um ventilador de 60 W CA usando controle de fase. Ao contrário de um TRIAC , o fornecimento ao ventilador é fornecido no início do ciclo. Eu pensei que iria minimizar o ruído de comutação normalmente ouvido nos controles TRIAC.

O PWM é de 0 a 10 milissegundos. Em baixa PWM, o MOSFET aquece muito com uma carga indutiva, mas não com uma carga resistiva . Um amortecedor usando um capacitor de 0,1 µF e resistores de 100 ou 39 ohm é conectado aos pinos de fonte e terra do MOSFET.

O que devo fazer?

Consulte este artigo do AC PWM Dimmer para Arduino sobre instructables, que diz:

problemas começam, porque ele está alimentando o portão do MOSFET, com uma tensão que é interrompida pelo mesmo MOSFET. Em outras palavras, se o MOSFET estiver totalmente aberto, a tensão DC proveniente do retificador será completamente reduzida. Portanto, não haverá mais tensão para colocar no portão e o MOSFET bloqueará novamente. Esse efeito pode não ser tão franco em um ciclo de serviço baixo (= lâmpada em baixa intensidade), devido à presença de C1, que reterá sua carga por um tempo e receberá uma nova carga graças ao ciclo de trabalho baixo, mas aos 25 -80% de ciclo de serviço, a tensão em C1 simplesmente não pode mais ser mantida e a lâmpada pode começar a piscar. O pior é que, nos momentos em que a tensão no portão cai, por um tempo o MOSFET ainda está conduzindo, mas não está totalmente saturado: passará lentamente do seu valor nominal 0. 04 Ohm de resistência à resistência infinita e, quanto mais lento, maior a potência que precisa ser dissipada no MOSFET. Isso significa muito calor. MOSFETS são boas opções, mas resistências ruins. Eles precisam ser ligados e desligados rapidamente. Atualmente, o circuito depende fortemente de D1 para manter a tensão no gate de T1 em limites aceitáveis ​​enquanto a tensão está oscilando entre 0 Volt e Pico total No pico, a tensão retificada é 230x1.4 = 330V A tensão retificada média é 230x0.9 = 207V

Se esquecermos o efeito de suavização do capacitor por um tempo e presumirmos que o acoplador óptico esteja totalmente aberto, a tensão média no capacitor seria 22/88 * 207 = 52 Volts e no pico 22/88 * 330 = 83 Volts. Isso não é devido ao D1 e ao fato de o MOSFET diminuir a tensão.

Se o optocoupler não estiver em saturação e sua impedância for infinita, o capacitor C1 carregará até a tensão retificada total, se não for para D1. Em média, 3mA fluirão através de R3, R4 e R5 (207-10) / 66k, o que equivale a um consumo de energia de 0,6 Watt nos resistores R3, R4, R5

Antes de tudo, este circuito não pode ser usado para controlar cargas indutivas. T1 é comutado de forma assíncrona com a frequência da rede e isso pode fazer com que a corrente CC flua. A razão pela qual você pode ver esse efeito em baixa PWM é que a tensão em D1 permanece a mesma (10 V) a cerca de 90% da duração do ciclo de serviço. Portanto, o T1 conduz um pouco mais do que você esperaria do PWM. Em um ciclo de trabalho mais alto, a tensão cai e T1 começa a conduzir o suficiente.

Além disso, o amortecedor dissipa energia como calor. O amortecedor terá uma eficácia diferente em diferentes frequências. Você precisa escolher os valores para R e C de acordo com as frequências com as quais deseja trabalhar.

Para indutores,

O PWM é um interruptor on-off e o corte instantâneo da corrente de alimentação do indutor gera uma tremenda tensão reversa que provavelmente interromperá o seu MOSFET.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Figura 1. Esquema reduzido ao caminho de corrente essencial com o MOSFET representado por um comutador e reorganizado para maior clareza.

A Figura 1 pode ajudar a entender o problema.

• T1 é representado por SW1.
• Quando L é positivo e T1 na corrente flui através de D3 e D4 para a lâmpada. (Figura 1b.)
• Quando L é negativo e T1 na corrente flui através de D2 e ​​D5 da lâmpada. (Figura 1c.)

Em um circuito DC, a Figura 1b teria um diodo amortecedor conectado em paralelo ao LAMP2 e apontando para cima (ânodo para N). A Figura 1c apontaria para baixo (cátodo para N). Deve ficar claro que não podemos ter o diodo apontando nos dois sentidos e, portanto, não podemos usar um diodo de amortecimento para uma carga indutiva.

Suas opções seriam usar um amortecedor RC, mas não temos informações suficientes para ajudá-lo.

Se você usar isso para direcionar uma carga indutiva, é bem provável que você frite T1.

Quando o sinal PWM fica baixo, o T1 tenta interromper a corrente enquanto a carga tenta mantê-lo. Resultado: a alta tensão será induzida até que algo quebre.

Você pode usar um zener grande (na verdade, diodo de avalanche) no transistor como um amortecedor. Isso limitará a tensão de back-EMF da carga para níveis seguros.

Ter alguma capacitância em paralelo com a carga indutiva também seria bom.

Este dimmer gera uma tensão CA retificada que é basicamente CC não filtrada. Uma corrente de carga indutiva com uma fonte CC é limitada apenas pela resistência da bobina. Isso cria uma corrente alta através dos componentes que causa superaquecimento e, finalmente, a destruição do motor e do Mosfet.