为什么该电路不能工作于感性负载?


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使用MOSFET的交流电压控制

我正在使用类似的电路,通过相位控制对60 W交流风扇进行速度控制。与TRIAC不同,在周期开始时会向风扇供电。我认为这将使TRIAC控件中通常听到的开关噪声最小。

PWM为0到10毫秒。在低PWM中,MOSFET在感性负载下会发热很多,而在阻性负载下不会发烧。使用0.1 µF电容器和100或39欧姆电阻的缓冲器连接在MOSFET的源极和接地引脚之间。

我该怎么办?


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可能是在电感性负载上,电压和电流之间的相位关系发生了90度相移,即,当您在零交叉点上触发MOSFET时,电流可能最大,因此开关损耗会更大。
2014年

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这是感应负载还是感应电机?尤其是当转子失速(或极低速)时,会有很多不同的特性:比电感更接近短路!
Brian Drummond 2014年

@ Brian Drummond:这是230V 50Hz交流吊扇
Mitz

Answers:


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请参阅此关于Arduino的AC PWM Dimmer的有关指令的文章,其中指出:

问题开始了,因为他正在从MOSFET馈入栅极,而该电压是由同一MOSFET短路的。换句话说,如果MOSFET完全打开,则来自整流器的DC电压将完全短路。因此,栅极上将不再有电压,MOSFET将再次阻塞。由于C1的存在,低占空比(=低强度的灯)可能不会如此突出这种影响,由于C1的存在,它会保留一段时间并由于低占空比而会接收新的电荷,但是在25 -80%占空比时,C1上的电压不再能够承受,并且灯泡可能开始闪烁。更糟糕的是,在栅极上的电压下降的瞬间,MOSFET仍会导通,但并没有完全饱和:它将缓慢地从标称0开始下降。04欧姆到无限电阻的电阻,且此电阻越慢,则需要在MOSFET中消耗的功率就越高。那意味着很多热量。MOSFET是好的开关,但电阻不好。它们需要快速打开和关闭。当前,该电路严重依赖D1来保持T1栅极上的电压处于可接受的极限,同时电压在0伏和全峰值之间摆动。在峰值处,整流电压为230x1.4 = 330V。平均整流电压为230x0.9 = 207V

如果我们暂时忘记电容器的平滑效果,并假设光耦合器完全断开,则电容器上的平均电压将为22/88 * 207 = 52伏,峰值为22/88 * 330 = 83伏。并不是因为D1和MOSFET会使电压短路。

如果光耦合器未处于饱和状态,因此其阻抗无限大,那么如果不为D1充电,则电容器C1会充电至全整流电压。平均3mA流过R3,R4和R5(207-10)/ 66k,这等于电阻R3,R4,R5的功耗为0.6瓦


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首先,该电路不能用于控制感性负载。T1与市电频率异步切换,这可能会导致直流电流流动。您可以在低PWM中看到这种效果的原因是,D1两端的电压保持不变(10 V),约占占空比范围的90%。因此,T1的导通时间比您期望的更长。在较高的占空比下,电压下降,T1开始充分导通。

另外,缓冲器将能量耗散为热量。缓冲器在不同的频率下具有不同的功效。您需要选择R和C的值以适合您要使用的频率。


@ GR Tech:是否有想法针对感性负载修改此电路?
米兹2014年

好。我能够了解。这是一种电路,具有最少的组件,便宜且良好的BUT,可用于光切换,因为您不知道何时准确切换负载的开/关。一个想法是消除D1C1并在T1的栅极上串联一个电感,以90度在电压达到峰值时导通....或用诸如20N60S5这样的coolMOS代替T1。使用过零光电,即MOC3031M。抱歉,我没有时间在上面焊接。只是想法!
GR Tech

糟糕...编辑时间已过...但是您可以在这里查看techome.de/manuals/85829_DI200AB_KM_UM.pdf
GR Tech

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如果PWM频率比市电高得多,我认为直流电流不会带来问题。我看到的一个更大的问题是,感性负载需要在“通过电源的电流流向负载再回到电源”与“通过负载的电流,绕过电源”之间进行切换。在驱动直流负载时,反激二极管可以提供后者的功能,但是出于明显的原因,交流二极管不能工作。
超级猫

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对于电感器

V=大号d一世dŤ

PWM是一种开/关式开关,瞬间切断电感器的电源电流将产生巨大的反向电压,很可能会损坏MOSFET。


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您了解这是交流电应用,而不是直流电,对吗?你会在哪里放这样的二极管?
Dave Tweed 2014年

// @安迪又名:如前所述,对于阻性负载的MOSFET很酷。即使在高pwm的情况下,MOSFET对于感性负载也很冷。@ Pyxzure:由于该感性负载使用交流电,因此我不确定使用反激二极管。如果可能的话,请显示示意图。
米兹2014年

对不起,删除,以防止误解
Pyxzure

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原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

图1.示意图以开关为代表,简化了MOSFET的基本电流路径,并为清晰起见重新组织了该电路。

图1可能有助于理解问题。

  • T1由SW1表示。
  • 当L为正且T1导通时,电流通过D3和D4到达灯。(图1b。)
  • 当L为负且T1导通时,电流从灯流过D2和D5。(图1c。)

在直流电路中,图1b将具有一个与LAMP2并联并指向上方(阳极至N)的缓冲二极管。图1c将使其指向下方(阴极指向N)。应该清楚的是,我们不能使二极管同时指向,因此我们不能将缓冲二极管用于感性负载。

您的选择是使用RC缓冲器,但我们没有足够的信息来帮助您。


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如果使用它来驱动感性负载,则很可能会炸T1。

当PWM信号变低时,T1将尝试中断电流,而负载则试图维持该电流。结果:会感应高电压,直到发生故障。

您可以在晶体管两端使用大屁股齐纳二极管(实际上是雪崩二极管)作为缓冲器。这会将来自负载的反电动势电压限制在安全水平。

具有一些与感性负载并联的电容也很好。


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该调光器输出整流的交流电压,该交流电压基本上是未经滤波的直流电。直流电源的感性负载电流仅受线圈电阻的限制。这会产生流经组件的大电流,从而导致过热,并最终损坏电动机和Mosfet。


改善简短的答案,以解决一些电动机旋转,相向电动势和反电动势方面的相移问题,并且需要干净的正弦波才能正常工作。调光器和许多PWM方案不适用于单极交流电动机。
Sparky256 '16

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此调光器输出整流的交流电压... ”。不,不是。MOSFET在整流器内部,但负载在整流器外部,并接收交流电源。需要编辑。跟踪每个半周期电流的流动方式。欢迎来到EE.SE。
晶体管
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