为什么这个电路不能用于感性负载?

电器工程 场效应管
2022-01-25 10:53:36

使用 MOSFET 进行交流电压控制

我正在使用类似的电路来使用相位控制来控制 60 W 交流风扇的速度。TRIAC不同,在循环开始时给风扇供电。我认为它可以最大限度地减少通常在 TRIAC 控制中听到的开关噪声。

PWM 为 0 到 10 毫秒。在低 PWM 中,MOSFET 在电感负载下会发热很多,但在电阻负载下不会发热。使用 0.1 µF 电容器和 100 或 39 欧姆电阻器的缓冲器连接在 MOSFET 的源极和接地引脚上。

我该怎么办?

4个回答

请参阅这篇关于 Arduino 的 AC PWM 调光器关于 instructables 的文章,其中说:

问题开始了,因为他从 MOSFET 向栅极供电,电压被同一个 MOSFET 短路。换句话说,如果 MOSFET 完全打开,来自整流器的直流电压就会完全短路。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)可能不会如此直言不讳,由于低占空比,它将保持其电荷一段时间,并且由于低占空比将接收新的电荷,但在 25 -80% 占空比 C1 上的电压无法再维持,灯可能开始闪烁。更糟糕的是,在栅极电压下降的那一刻,MOSFET 会在一段时间内仍然导通,但不会完全饱和:它会慢慢从标称的 0 下降。04 欧姆电阻到无限电阻,并且越慢,MOSFET 中需要消耗的功率就越高。这意味着很多热量。MOSFET是好的开关,但电阻不好。它们需要快速打开和关闭。目前电路严重依赖 D1 将 T1 栅极上的电压保持在可接受的范围内,同时电压在 0 伏和全峰值之间摆动 峰值时整流电压为 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应并假设光耦合器完全打开,电容器上的平均电压将为 22/88 * 207 =52 伏特,峰值为 22/88 * 330= 83 伏特。不是因为 D1 和 MOSFET 会使电压短路的事实。

如果光耦合器未处于饱和状态,因此其阻抗无限大,如果没有 D1,电容器 C1 将充电至完全整流电压。平均 3mA 将流过 R3、R4 和 R5 (207-10)/66k,这等于电阻器 R3、R4、R5 的功耗为 0.6 瓦

首先,该电路不能用于控制感性负载。T1 与电源频率异步切换,这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 上的电压保持不变 (10 V) 到占空比跨度的约 90%。因此,T1 的导通时间比您对 PWM 的预期要长一些。在更高的占空比下,电压下降,T1 开始充分导通。

此外,缓冲器以热量的形式耗散功率。缓冲器在不同的频率下会有不同的效果。您需要选择 R 和 C 的值以适合您要使用的频率。

对于电感器,

V=Ldidt

PWM 是一种开关式开关,瞬间切断电感器的电源电流会产生巨大的反向电压,很可能会破坏您的 MOSFET。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

图 1. 将 MOSFET 简化为基本电流路径的示意图,由开关表示,并为清晰起见重新组织。

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 流向灯。(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 将有一个缓冲二极管与 LAMP2 并联并指向上方(阳极到 N)。图 1c 将使其指向下方(阴极指向 N)。应该清楚的是,我们不能让二极管指向两个方向,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。