Wechselstrom-Glühlampen-Fade-Schaltung - Widerstände werden heiß!

Ich baue eine Schaltung, um zwei LED-Lampen langsam einzublenden (im eingeschalteten Zustand) und langsam auszublenden (im ausgeschalteten Zustand).

Die Schaltung funktioniert, aber die beiden 100-Ohm-Widerstände (siehe Bild) werden sehr heiß (zu heiß zum Anfassen, aber nicht rauchend)

Ich hatte ein bisschen Probleme, seinen Rundgang zu machen. Ich bin Müll mit AC-Analyse und nicht so toll mit DC. Ich kenne die Gefahren, die ich darstelle, also hatte ich gehofft, dass mich jemand auf eine Lösung hinweisen könnte.

Ich würde die Kappen in der richtigen Größe anstelle der Serien-/Parallelkonfiguration verwenden, aber diese lagen herum. Außerdem waren 100-Ohm-10-W-Widerstände die besten, die ich im örtlichen Radio Shack finden konnte.

Grundsätzlich habe ich dies als Gleichstromkreis angegangen, da alles hinter der Halbbrücken-Gleichrichterdiode mit den Glättungskondensatoren Gleichstrom ist. Jeder Kondensator hat eine Nennspannung von 63 V. Ich bin gut in der Handhabung der Spannung jedes Kondensators. Ich begann mit der Annahme (vielleicht zu Unrecht), dass die parallel geschalteten Glühbirnen etwa 1029 Ohm entsprechen würden, da es sich um handelsübliche Haushaltsbirnen mit einer Nennleistung von 7 W handelt, wobei das Ohmsche Gesetz bei 120 V DC verwendet wird. Berechnet dann den Spannungsabfall für die beiden 100-Ohm-Widerstände, der bei einer Gesamtverlustleistung von 1,9 W bei 0,1 A durch die Schaltung etwa 19,5 V betragen sollte. Die Tatsache, dass die beiden 10-W-Widerstände so heiß sind, lässt mich glauben, dass mir hier etwas fehlt. Ich dachte, sie würden ihre Belastbarkeit während der anfänglichen Aufladung der Kappen überschreiten, aber abkühlen, sobald die Kappen aufgeladen sind. Was vermisse ich?

Außerdem sollte ich hinzufügen: Sobald die Spannung an den Kappen ~ 40 V erreicht, beginnen die Lampen zu dimmen und werden heller, bis der Spannungspegel an den Kappen ~ 90 V beträgt. Das vollständige Aufladen dauert etwa 10 Sekunden. Meine Frage, wie hoch sollte die Verlustleistung an den beiden 100-Ohm-Widerständen vor der Diode sein?

Die Glühlampen sind hier mit Widerständen dargestellt. Ich habe keine einfache LED auf Partsim gesehen ....Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Jede Hilfe wäre sehr willkommen. Danke!

LEDs sind nicht ohmsch, sie sind stromgesteuert.
@Dampmaskin Sie sind keine LEDs, sondern 110-VAC-LED-Glühbirnen.
Der Strom fließt immer noch durch die Glühbirnen. Woher würde die Glühbirne ihren Strom bekommen, wenn nichts durch die Widerstände fließen würde?
Sie benötigen einen phasengesteuerten Triac, der die Spannung aus- und einschaltet, keinen linearen verlustbehafteten Topf. Da die Glühbirne jedoch einen konstanten Strombereich hat, wird sie nicht bis unterhalb ihres Regelbereichs gedimmt und als "dimmbar" definiert, um interne Strombelastungen zu vermeiden.
@Dampmaskin Sie haben Recht, aber wie Misunderstood sagte, handelt es sich um LED-Lampen mit jeweils eigener Gleichrichterschaltung. Sicherlich haben diese (die Glühbirne) einen Lastwiderstand.
Konstantstromregler macht was mit Ihrer Leistung I ^ 2R? capiche?
@ TonyStewart.EEsince'75 Ja, dieses Design ist nicht ideal, aber es funktioniert tatsächlich. Sobald die Spannung an den Kappen ~40 V erreicht, werden die Lampen dunkler und heller, bis die Spannung an den Kappen ~90 V erreicht. Das vollständige Aufladen dauert etwa 10 Sekunden. Meine Frage, wie hoch sollte die Verlustleistung an den beiden 100-Ohm-Widerständen vor der Diode sein?
Das bedeutet, dass der Spannungsabfall ungefähr das 4-fache der Ausgangsspannung beträgt und somit die 4-fache Leistung an dieser Schwelle verbraucht. Etwa so effizient wie Glühlampen.
@ TonyStewart.EEsince'75 Wenn die Ausgangsspannung 90 V beträgt, wie ist der Spannungsabfall 4x so hoch? Es wäre viel höher als die Eingangsspannung ...
Schwellenwert, sagte ich ... Sobald die Spannung ~ 40 V erreicht, beträgt die Wärme im schlimmsten Fall oft 50% oder ~ 3x diese nichtlineare Last oder 3x 7 W = 21 W im schlimmsten Fall
Sie können auch erwägen, die Widerstände mit einem Triac oder Relais kurzzuschließen, sobald die Lampen eingeschaltet sind, oder einfach einen größeren Kühlkörper verwenden.

Antworten (2)

Es ist nicht trivial, die Verlustleistung in den Widerständen zu berechnen. Der Eingang ist 120 AC mit einer Spitzenspannung von ~170 V.

Bei einer Spannung am Kondensator von 90 V ist der Abfall über den Widerständen eine abgeschnittene Sinuswelle mit einer Spitze von etwa 80 V.

Am einfachsten lässt sich die Verlustleistung mit einem kostenlosen Simulator wie LTSpice berechnen.

Ich habe die Reihenfolge der Diode und der Widerstände geändert, um das Prüfen der Spannungen zu erleichtern, aber das ändert nichts an den Ergebnissen.

Ich habe eine Spannungsquelle anstelle des Kondensators und des Widerstands verwendet, um die Simulation zu beschleunigen - es dauerte ewig, bis 90 V erreicht waren.

Schema

In der gezeigten Grafik ist die blaue Kurve der eingehende Wechselstrom, grün die Spannung am Diodenausgang und die rote Kurve die Momentanleistung in jedem Widerstand, beachten Sie, dass sie bei etwa 15 W ihren Höhepunkt erreicht.

LTSpice hat dann den Durchschnitt des Leistungsdiagramms berechnet, um 2,9 W in jedem Widerstand zu ergeben.

Simulation

Das ist großartig! Vielen Dank, dass Sie das bereitgestellt haben. LTSpice werde ich mir mal anschauen. Sieht nach einem tollen Sim-Tool aus. Ihre Ergebnisse sind nicht allzu weit von dem entfernt, was ich sehe. Ich frage mich immer noch, warum die 10-W-Widerstände so heiß werden. Bei 1/4 ihrer Nennleistung würde ich denken, dass sie ziemlich cool laufen würden.
Die Nennleistung ist die maximale Leistung, die Sie innerhalb des Widerstands sicher abführen können. Die tatsächliche Temperatur, die er erreicht, hängt von der tatsächlichen Verlustleistung und der Wärmemenge ab, die der Widerstand durch Leitung, Konvektion und Strahlung verlieren kann. Das sind zwei verschiedene Dinge.

Die Antwort von Kevin White ist DIE Antwort, aber Sie haben nicht durchdacht, was passiert, wenn Strom gepulst wird. Ich würde dies als Kommentar tun, aber es ist zu lang.

Das Problem ist, dass bei gepulster Leistung die Gesamtleistung sehr schnell ansteigt, wenn das Puls-Tastverhältnis abnimmt.

Stellen Sie sich einen Widerstand von 1 Ohm vor, der von einer Gleichspannung von 1 Volt angesteuert wird. Der durchschnittliche Strom beträgt 1 Ampere. Die Verlustleistung des Widerstands beträgt 1 Watt, richtig? Quadrat der Spannung dividiert durch den Widerstand.

Stellen Sie sich nun vor, dass derselbe Widerstand von einer 10-Volt-Quelle angesteuert wird, die 10% der Zeit aktiv ist. Sagen wir 1 Sekunde an, 9 Sekunden aus. Der Strom beträgt 10 Ampere für 1 Sekunde, Null für 9 Sekunden, also beträgt der durchschnittliche Strom 1 Ampere. Bei mir bisher? Schauen Sie sich jetzt die Macht an. Die Verlustleistung beträgt 100 Watt für 1 Sekunde, Null für 9, für einen Durchschnitt von 10 Watt. Bei gleichem Durchschnittsstrom ist die durchschnittliche Impulsleistung also 10-mal größer.

Wenden Sie dies auf Ihre Schaltung an. Mit einem Satz großer Kondensatoren und einem entsprechend langsamen Anstieg der Ausgangsspannung ist klar, dass sich der durchschnittliche Strom in etwa wie Ihre Berechnungen verhält. Der Strom durch die 100-Ohm-Widerstände ist jedoch, wie auf der Simulation gezeigt, eine Reihe von kurzen Impulsen, sodass die von den Widerständen abgegebene Leistung viel größer ist, als eine DC-Analyse erwarten lässt.

Wechselstrom-Glühlampen-Fade-Schaltung - Widerstände werden heiß!
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v