Výkonová část horkovzdušné pájky 450W / 230V

Zpráva

davidhart · #1 Příspěvek od **davidhart** » 07 led 2016, 23:07

Zdravím,
rozhodl jsem se udělat si regulaci do horkovzdušné pájecí stanice. Inspiroval jsem se u http://paja-trb.cz/konstrukce/mikropajka_2011.html a konstrukci a program upravil pro horký vzduch. Vše by bylo v pořádku, až na výkonovou část mého zapojení - viz obrázek. Podotýkám, že napájím odporovou zátěž - topné těleso. Regulace je pomocí PWM.

Jako výkonový FET jsem použil IRF840 (na chladiči), který je na 500V a 8A. Po pár sekundách se ale FET odebere do věčných lovišť. Zůstanou propojené vývody D a S. Ze starého PC zdroje jem vyhrabal ještě výkonnější FET (na 24A) a ten shořel asi po 5-ti minutách. Chladič se vůbec neohřál. Naprosto netuším proč. Prosím o opravu nebo ještě lépe o lepší návrh zapojení. FETY nejsou nejlevnější a už mi jich odešlo asi 5.

<B>Přesné zadání:</b> Potřebuji optočlenem (který řídím procesorem) spínat 230V při výkonu cca 450W. Pokud možno potřebuji eliminovat velké rušení, aby se mi procesor "nezbláznil". Navrhnete?

#2 Příspěvek od **forbidden** » 07 led 2016, 23:23

Jaká je frekvence PWM? S těma hodnotama co tam máš to zvládne tak maximálně stovky Hz.

kachle · #3 Příspěvek od **kachle** » 07 led 2016, 23:27

A v tom gate je těch 100k taky nějak moc

HiGhLaNdEr · #4 Příspěvek od **HiGhLaNdEr** » 07 led 2016, 23:30

Když do tohoto pustíš PWM tak záleží na kapacitě gate jak rychle se nabije přes ten 100k odpor. Prostě sepne tranzistor v optočlenu a teď se pustí 10V přes ten odpor v gate. No a začne se nabijet kapacita gate a začne se otvírat ten FET. Nabijet se bude proudem 10V/100kOhm... to je 100uA.
Takže ty 3nF nebo kolik má ta gate kapacitu se nabije na 10V za jak dlouho ?
A to neberu v úvahu že těch 10V je příšerně mněký zdroj takže To nabijení bude trvat ještě déle,... FET je potřeba co nejrychleji otevřít a zavřít aby co nejrychleji přešel přes tu lineární oblast kde se chová jako napětím řízený odpor.
Celou tu dobu bude FET v lineární oblasti Takže celou tu dobu bude hřát než umře,...
Jestli můžu poradit tak si vytvoř pomocný zdroj 15V a ten FET krm nějakým budičem napájeným z toho pomocného napětí. A nebo si kup SSR relé a spínej ho pomocí PWM s hodně nízkou frekvencí. Třeba jen 5Hz.

HiGhLaNdEr · #5 Příspěvek od **HiGhLaNdEr** » 07 led 2016, 23:32

Jo a v tom schématu té mikropájky je tam triak řízený optotriakem. Jak tě napadlo použít ten FET ?

#6 Příspěvek od **Zaky** » 07 led 2016, 23:33

Minimálně by paralelně k zenerce slušel nějaký C, ale lépe by bylo řešit buzení gatedriverem napájeným DC/DC konvertorem nebo pomocným tráfkem, tvoje zapojení bude mít opravdu mizerné hrany a jestli budíš jen trochu rychle, tak tranzistor upečeš. Otázkou je, jestli topení navinuté do spirály nemá přece jenom významnou indukčnost, chtělo by to přidat tlumící obvod. Úplně nejvíc by bylo potřeba se po příčině podívat osciloskopem, v takovém případě pozor na galvanické spojení se sítí, scope musí být přes oddělovací trafo.

#7 Příspěvek od **PavelFF** » 07 led 2016, 23:47

Z hlediska bezpečnosti obsluhy by měl být přes oddělovací trafo zapojen měřený obvod. Ale i tak je potřeba dávat pozor a raději jednu ruku schovat.

Z hlediska bezpečnosti osciloskopu to může být jak píšeš. Ovšem obsluhu to nechrání.

davidhart · #8 Příspěvek od **davidhart** » 07 led 2016, 23:52

HiGhLaNdEr píše:Jo a v tom schématu té mikropájky je tam triak řízený optotriakem. Jak tě napadlo použít ten FET ?

V původním zdroji je použito napájení 24V a nereguluje se pomocí PWM ale vždy se na nějakou dobu "zapne a sepne" topení. PWM se mi zdálo jako snazší řešení, ale asi to nebude pravda....

davidhart · #9 Příspěvek od **davidhart** » 08 led 2016, 00:07

PavelFF píše:Z hlediska bezpečnosti obsluhy by měl být přes oddělovací trafo zapojen měřený obvod. Ale i tak je potřeba dávat pozor a raději jednu ruku schovat.

Z hlediska bezpečnosti osciloskopu to může být jak píšeš. Ovšem obsluhu to nechrání.

Velice děkuji za náměty a rady - budu si hrát přes víkend.

Měření na 300V, kdy si musím dávat opravdu velký pozor, abych si "nesáhl" nemám rád. Bojím se neúmyslného zkratu.
Protože nemám klasické oddělovací trafo, pro tento experiment jsem si vyrobil primitivní přípravek - zapojil jsem dvě trafa "proti sobě" - dělám tedy 230V > 15 V = 12 V > 230V, (dvě trafa spojená sekundáry) a z druhého trafa na primáru mám opět 230V (tedy velmi zhruba). Druhé trafo nemám úmyslně nijak výkoné, aby bylo 230V "měkých" a galvanicky oddělených. Při měření se slabou žárovkou místo plné zátěže to chodilo.

Každopádně děkuji za myšlenku, kde hledat problém - nejspíše to bude v měkém buzení FETu. Na zkoušku udělám samostatný zdroj 15V galvanicky spojených s 300V a jím budu spínat FET. Uvidím, jak to dopadne - a zároveň vyhrabu stařičký osciloskop.

Také máte jistě pravdu v tom, že k zenerce by se hodil C pro stabilizaci - to ale při samostatném zdroji odpadá.

Ještě jednou Vám všem děkuji a přeji hezký víkend.

David

ohryzek36 · #10 Příspěvek od **ohryzek36** » 08 led 2016, 07:02

Experimentoval jsem s něčím podobným - základní zapojení bylo víceméně stejné, ale šlo o PWM řízení stejnosměrného motoru na 230V.

Vee zkratce - víc než tyto FETy se hodí nějaký IGBT tranzistor s budičem (poskládaným z několika tranzistorů), pořádné odrušení a zdrojem 15V (pro napájení gate tranzistoru) - pak se to dá řídit klidně i přes ten optotranzitor (já to měl sice napřímo, ale řídilo se to 5V logikou z procesoru, takže v tom by problém nebyl).

ohryzek36 · #11 Příspěvek od **ohryzek36** » 08 led 2016, 17:05

Tak tady ta silová část je - výkonově (a odrušením) je to docela předimenzované, protože to původně byla elektronika k 1800W indukčnímu vařiči - prakticky jsem místo indukční cívky zapojil motor a místo ovládacího obvodu obvod generující PWM. 18V a 5V vyráběl spínaný zdroj na desce, takže s tím problém nebyl (na obrázku to není), akorát jsem musel odpojit různé ochrany a pojistky, co původně hlídali rezonanci obvodu.

Tipuju, že pro řízení optočlenem by stačilo vyměnit Q1 za tranzistor v PC817 - jiné problémy nevidím, možná by ze začátku nebylo špatné hlídat teplotu chladiče tranzistoru - nevím, jek se při takové zátěži bude zahřívat.

HiGhLaNdEr · #12 Příspěvek od **HiGhLaNdEr** » 08 led 2016, 17:41

No a takže to pwm bylo akorát s nízkou frekvencí. Na topné těleso s nějakou tepelnou setrvačností celkem neni asi důvod používat cokoliv rychlejšího. Proč všichni maji potřebu cpát do něčeho mosfet nebo igbt a graetz a haldu součástek když stačí triak a nebo SSR co spíná v nule,..

ohryzek36 · #13 Příspěvek od **ohryzek36** » 08 led 2016, 17:55

Také si myslím, že triak s optotriakem bude lepší - jenom jsem reagoval na SZ se žádostí o schéma.

HiGhLaNdEr · #14 Příspěvek od **HiGhLaNdEr** » 08 led 2016, 17:59

Nehřál se ten igbt když nemněl záporný pulz na "vysátí" báze ?

ohryzek36 · #15 Příspěvek od **ohryzek36** » 08 led 2016, 18:23

Musí mít chladič + v původní konstrukci (indukční ohřev) byl potřeba i ventilátor - jak se to bude chovat při nahřívání 450W topného tělesa to nevím, jak už jsem psal šlo spíš o experimenty. Dnes ráno (když jsem viděl toto téma, tak jsem si na to vzpoměl) jsem tu desku vyhrabal a zkusil - zatím je funkční, tak v případě zájmu můžu na to v pondělí ráno něco napojit a nechat se to trápit třeba pár hodin a průběžně měřit teplotu.