Múltiples circuitos de conmutación de CA basados ​​en MOSFET en el mismo suministro

Estoy tratando de construir un circuito de conmutación de CA basado en MOSFET, con múltiples circuitos de conmutación que funcionan con la misma fuente de alimentación de CC. Cada circuito de conmutación es básicamente un relé de estado sólido expandido.

Los MOSFET están cambiando 240 V 50 Hz CA (red eléctrica del Reino Unido) a ~ 300 mA (aunque el diseño debería tomar hasta 4 A en teoría).

Cada circuito de conmutación por sí solo funciona exactamente como se espera, pero cuando se colocan juntos en el mismo bus +5/GND, cada circuito interactúa con los demás y los activa parcialmente.

Mi teoría actual es que algún voltaje transitorio está regresando a través del circuito en algún lugar a las puertas de los MOSFET que deben estar apagados.

Lo mejor que puedo describir el síntoma es que cuando el circuito de conmutación A está 'encendido' y el circuito de conmutación 'B' está apagado, la carga conectada al circuito 'B' conmutado en vivo zumba a 50 Hz, supongo que recibe media onda de CA fuerza. Uno de los MOSFET en el circuito B también se calienta mucho, lo que implica un flujo hacia atrás a través del diodo o a través de la compuerta.

Incluí el diagrama del circuito con el que estoy trabajando, los aisladores ópticos están controlados por un IC, pero simplifiqué ese lado del circuito a un conector, ya que alimenté los ópticos con otros medios y todavía tenía el mismo problema. .

¿Hay una solución obvia que me estoy perdiendo? Siento que estoy haciendo algo estúpido. ¿Alguna idea de cómo podría aislar mejor las puertas entre sí?

Algunas aclaraciones del circuito si necesitas:

  • AC Live está conectado al pin 1 de P1 y P2
  • Cada vivo conmutado está conectado al pin 2 de P1 y P2 por separado
  • La línea discontinua es simplemente para aclarar dónde se aísla el circuito de control de bajo voltaje de los circuitos de conmutación de alto voltaje.
  • U1 es un aislador de CC-CC de 5 V (ROE-0505S)
  • Los diodos D1 y D2 son mi intento de detener la red eléctrica de 240 V que pasa de un circuito a otro a través de la conexión a tierra compartida, quitarlos o reemplazarlos con una resistencia grande no hace ninguna diferencia en los síntomas.

Diagrama de circuito del circuito de conmutación de CA MOSFET dual experimental

¿Cuál es su tasa de cambio? ¿Ha mirado los aisladores fotovoltaicos en lugar de los optoacopladores?
Los aisladores fotovoltaicos son una opción muy interesante, los estoy investigando ahora como Transistor sugiere a continuación. Actualmente solo los estoy activando/desactivando, siendo el tiempo de reacción humano el factor limitante, 1 Hz o menos. Sin embargo, mi objetivo final es un circuito de atenuación de borde anterior/posterior, por lo que cambiaría a ~ 100 Hz pero con un tiempo de subida/bajada de menos de 40 μs.

Respuestas (3)

John Birckhead ha respondido correctamente a su pregunta, creo.

Es posible que pueda resolver el problema, eliminar las fuentes de alimentación aisladas y simplificar su circuito utilizando un controlador MOSFET fotovoltaico.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Figura 1. Extracto de la hoja de datos de VOM1271 .

No he estudiado esto y estaría interesado en comentarios sobre el rendimiento de estos dispositivos.

Esta es una opción muy interesante. Echaré un vistazo/jugaré con ellos y te haré saber cualquier cosa interesante que encuentre.
Al investigar los controladores MOSFET fotovoltaicos, también descubrí otra familia de controladores aislados que parecen hacer exactamente lo mismo pero sin energía fotovoltaica, por ejemplo, el SI8752 de Silicon Labs. Todavía no tengo idea de cómo funcionan, pero hay otra opción interesante para investigar.

Cuando el circuito está apagado, q3 y q4 están apagados. Cuando enciende P1, las fuentes de q3 y q4 están montadas en la línea de alimentación de 220 V, y la puerta es (línea de alimentación + 5) voltios. Esto significa que GND_ISO y +5V_ISO también deben seguir la línea de alimentación, llevándose Q5 y ​​Q6 con ellos. Cualquiera que sea su carga, permanece referenciada a neutral, por lo que Q5 tendrá un alto voltaje de drenaje de compuerta en la dirección incorrecta o simplemente actuará como un rectificador a través del diodo del cuerpo Q5 si D2 no está presente.

Necesitará suministros aislados por separado.

Eso es lo que sospechaba que estaba pasando, bueno tenerlo confirmado. Realmente esperaba que alguien tuviera una forma de evitarlo que no sea suministros aislados separados (principalmente por razones de costo) oh, muchas gracias por su aporte, echaré un vistazo a los aisladores fotovoltaicos como otros han mencionado.
Buena suerte y haznos saber como va eso.

Necesita un convertidor CC-CC separado para cada interruptor de CA.

El suministro de 5 V para la puerta es bajo: su MOSFET tiene un umbral de puerta de 3,5 V y el optoacoplador caerá un poco. Trabajar cerca del umbral, cuando desea cambiar, no es una buena idea. Mejor elija DC-DC de 12V.

Sería útil un mejor controlador de puerta, incluso hecho con componentes discretos.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Buen punto, originalmente tenía la opto bajando los MOSFET por este motivo. Eventualmente armaré un mejor circuito de conducción, este bastante poco fiable acaba de hacer que la creación de prototipos/experimentación con mi problema de circuito de conmutación múltiple sea más fácil.
Múltiples circuitos de conmutación de CA basados ​​en MOSFET en el mismo suministro
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