Ändern Sie die PWM-gesteuerte Dimmerschaltung für 230-V-Glühlampen

Wenn Arduino ausgeschaltet ist, fließt kein Strom durch R1 und somit hält R2 den FET mit niedrigen Vgs ausgeschaltet. Es gibt keine gemeinsam genutzten Teile in diesem Design, ohne dass einige Leistungsänderungen zu erwarten sind, je nachdem, wie die Optokoppler-Lasten aktiviert sind. Wir nennen dies Lastregelung, wenn eine Reihenfolge von Rs/(Rs+Rload) aufgrund von Lastschwankungen eine Änderung der Ausgangsspannung verursacht. Wenn Sie alle Optos zusammen betreiben, dann R2+R3 wird die Last auf 25% in Reihe mit R4 reduziert.

Mit etwas Aufwand können Sie dies vereinfachen, um einige DC-Teile gemeinsam zu machen, aber dann werden Sie schnell feststellen, dass es viel einfacher ist, eine ZCS- und Software-Phasensteuerung mit einem Triac für 4 Ports zu erstellen und möglicherweise sogar mit nicht isolierter DC-Stromversorgung davonzukommen Ihre Schnittstelle zur Kommunikation mit Arduino ist isoliert.

Verschiedene Informationen.

Aber im Allgemeinen gibt es viele Gründe, warum PWM eine schlechte Wahl für Wolframlampen ist.

PWM-Schalter sind nur dann effizient, wenn die Schalterimpedanz im Vergleich zur Last relativ niedrig ist. dh < 5 % bei 5 % Lastverlust. Dies ist beim Kaltstart auf Wolfram nicht der Fall, weshalb selbst Triac-Dimmer aus dem Aus heraus aufspringen und Hystereis im niedrigen Bereich haben.

Der Widerstand von Wolfram von kalt nach heiß steigt aufgrund des Temperaturanstiegs von ~ 2500 K auf das 10-fache des Kaltwerts.

Wolframspulen sind leicht induktiv, sodass die Anstiegszeit eine Phasenverschiebung verursacht.

Aus diesem Grund wird PWM niemals für Wolframlampen verwendet und nur Triac-Phasensteuerungen mit Netzfrequenz verwendet.

Stellen Sie sich vor, eine 120-W-Glühbirne bei 120 V beträgt im heißen Zustand 120 Ω, dann beträgt R_cold ~ 12 Ω und die Verlustleistung bei P = V² / R = (120 V)² / 12 = 1200 W oder das 10-fache des stationären Zustands.

Wenn Sie eine FET-Brücke zum Ansteuern von PWM verwenden, hängt der Leitungszustand hauptsächlich vom Vgs/Vgs(th)-Verhältnis und nicht vom Lastwiderstand ab, und wenn Sie einen niedrigen Arbeitszyklus einstellen, bei dem sich das Filament nicht so stark erwärmt wie 10 % von 120 W oder 12 W , kann Ihre Brücke überhitzen.

Warum ? wegen des RdsOn/Last-Verhältnisses, wenn die Birne relativ kühl ist.

Warum funktionieren Triacs besser?

Triacs zünden nicht, wenn der Lastwiderstand zu niedrig ist oder mit anderen Worten das Stromverhältnis von Last zu Auslösestrom zu hoch ist. Dies liegt daran, dass die interne Sättigung oder der ESR der Vbe-Übergänge nicht stark genug angesteuert werden, um zu verriegeln.

(Triacs sind im Grunde zwei BJTs PNP und NPN mit Querverbindungen zwischen CE, um BE anzusteuern, sodass sie triggerstrom- und lastempfindlich sind, wobei die Stromverstärkungen bei Sättigung auf <20 % von hFE abfallen.)

Was also passiert ist, dass beim Vergrößern des Phasenwinkels die Lampe beim Herunterdimmen weit über das Minimum hinaus zuckt. Dies wäre jedoch bei einer spannungsgesteuerten FET-Brücke im PWM-Modus nicht der Fall. Die Lampe würde sich einschalten und die Brücke würde fast so viel verbrauchen wie die Glühbirne, wenn Sie RdsOn mit 10 % der Last wählen.

Aber wenn Sie eine Brücke mit viel niedrigerem RdsOn wie < 1% der Last wählen, OK, aber das wird dann im Vergleich zu Triacs kostspielig.

Untersuchen Sie diese Designauswahl von FET

60W @ 230V, R_hot= V²/P = 230V²/60W = 882 Ω, R_cold= 88 Ω, RdsOn @ Vgs = 10 V = 0,40 Ω = 0,5 % der Last, also gute Wahl, aber wenn Sie ein paar 100-W-Glühbirnen ausprobieren, was Aus für heißes Gerät beim langsamen Hochfahren.