Modifique el circuito de atenuación de bombilla incandescente de 230v controlado por PWM

Cuando Arduino está apagado, no hay corriente a través de R1 y, por lo tanto, R2 mantendrá el FET apagado con Vgs bajos. No hay partes compartidas en este diseño sin esperar algunos cambios en el rendimiento dependiendo de cómo se habiliten las cargas del optoacoplador. Llamamos a esto regulación de carga cuando una cadena en serie de Rs/(Rs+Rload) provoca un cambio en el voltaje de salida debido a variaciones en la carga. Si maneja todos los Optos juntos, R2+R3, la carga se reduce al 25 % en serie con R4.

Con un poco de esfuerzo, puede simplificar esto para hacer que algunas partes de CC sean comunes, pero luego se dará cuenta rápidamente de que es mucho más simple crear un ZCS y un control de fase de software con un triac para 4 puertos y posiblemente incluso salirse con la alimentación de CC no aislada si su interfaz para comunicarse con Arduino está aislada.

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Pero, en general, hay muchas razones por las que PWM es una mala elección para las bombillas de tungsteno.

Los interruptores PWM son eficientes solo cuando la impedancia del interruptor es relativamente baja en comparación con la carga. es decir < 5% para 5% de pérdida de carga. Este no es el caso para el arranque en frío en tungsteno y es por eso que incluso los atenuadores triac se encienden y tienen histéresis en el rango bajo.

La resistencia del tungsteno de frío a caliente aumentará hasta 10 veces el valor en frío debido al aumento de temperatura de ~2500'K.

Las bobinas de tungsteno son ligeramente inductivas, por lo que el tiempo de subida provoca un cambio de fase.

Esta es la razón por la cual PWM nunca se usa para bombillas de tungsteno y solo usa controles de fase Triac de frecuencia de línea.

Considere que una bombilla de 120 W a 120 V es 120 Ω cuando está caliente, luego R_cold ~ 12 Ω y su disipación de energía en P=V²/R= (120V)²/12 = 1200 W o 10 veces el estado estable.

Si usa un puente FET para impulsar PWM, el estado de conducción depende principalmente de la relación Vgs/Vgs(th) y no de la resistencia de carga, y si establece un ciclo de trabajo bajo en el que el filamento no se calienta como el 10 % de 120 W o 12 W. , su puente puede estar sobrecalentándose.

Por qué ? debido a la relación RdsOn/carga cuando la bombilla está relativamente fría.

¿Por qué los triacs funcionan mejor?

Los triacs no se dispararán si la resistencia de la carga es demasiado baja o, en otras palabras, la relación de corriente de la carga a la corriente de activación es demasiado alta. esto se debe a que la saturación interna o ESR de las uniones Vbe no se impulsan lo suficiente como para engancharse.

(Los triac son básicamente dos BJT PNP y NPN con conexiones cruzadas entre CE para impulsar BE, por lo que son sensibles a la corriente de disparo y a la carga con ganancias de corriente que caen a <20% de hFE en la saturación).

Entonces, lo que sucede es que a medida que aumenta el ángulo de fase, la bombilla se enciende muy por encima del mínimo cuando se atenúa. Pero este no sería el caso de un puente FET controlado por voltaje en modo PWM. La lámpara se encendería y el puente consumiría casi tanto como la bombilla si elige que RdsOn sea el 10% de la carga.

Pero si elige un puente con RdsOn mucho más bajo como <1% de carga, está bien, pero esto se vuelve costoso en comparación con los Triacs.

Examine esta elección de diseño de FET

60 W a 230 V, R_hot= V²/P = 230 V²/60 W = 882 Ω, R_cold= 88 Ω, RdsOn @ Vgs = 10 V = 0,40 Ω = 0,5 % de la carga, por lo que es una buena elección, pero si prueba un par de bombillas de 100 W, ¿qué hacia fuera para el dispositivo caliente cuando la aceleración es lenta.