SCR en este circuito explotó, ¿por qué?

Algunas de nuestras tablas tienen un SCR dañado. Acabo de presenciar uno en persona hoy. El SCR realmente explotó al encenderse. Una parte de su material de embalaje simplemente voló junto con un sonido explosivo. El cadáver resultante del SCR se muestra aquí:

Tengo algunas preguntas sobre el circuito:

Q1 ( S6020L ) es el SCR en cuestión. Tiene una clasificación de 600V, 20A. La entrada de CA es de 220V. Lo que hice es:

1. Retire la CA / apagado.
2. Descarga C5
3. Encendido. En el mismo momento, Q1 explotó en pedazos.

Si el SCR se enciende cuando la señal de CA rectificada está cerca de su pico y el voltaje en C5 está cerca de cero, me imagino que hay una gran corriente de entrada para cargar el condensador grande.

Las preguntas que tengo son:

1. ¿Cómo calculo la magnitud y la duración de esta corriente de entrada?
2. ¿Esta corriente de entrada supera la especificación de este SCR en particular?

El puente rectificador, GBJ2006 , no está dañado en este caso.

Hemos producido y vendido unos cientos de tableros. Ha habido algunos casos de este problema. Me pregunto si deberíamos cambiar el diseño de alguna manera (no soy un tipo de hardware).

El SCR en cuestión no es realmente de Littelfuse, pero coincide con la especificación S6020L, como escuché de nuestro diseñador de hardware. No tengo idea de qué fabricante es y estoy tratando de determinar si es un problema de diseño o un problema de calidad de la pieza.

La MCU (que no está en los esquemas adjuntos) ve la señal SYNC y activa el SCR en los momentos apropiados para aumentar el voltaje en C5. De esta forma, la corriente de entrada se reduciría considerablemente. El problema es que antes de que mi software se haga cargo, puede haber una falla que active el MOC3052M al encenderse. Esto es una cosa única y luego el software toma el control total. Tengo dudas sobre la calidad de la parte SCR porque esta corriente de entrada no es repetitiva. En el momento en que presencié la explosión de SCR es sin carga y justo en el encendido del interruptor de encendido. Sé que la solución obvia es deshacerse del problema técnico; Sin embargo, solo quiero saber si esta parte es defectuosa.

HV_Bus (C5) está conectado a un motor de 1.25 HP, cuyo otro terminal está conectado a un MOSFET. MCU encenderá y apagará el MOSFET con una señal PWM y C5 se descargará con esta carga. Cuando la señal PWM está activa, MCU activa el SCR con una frecuencia de 2 kHz y mantiene cargado C5.

Peligros de la red de CA:

La única limitación segura de la corriente es su estrangulador de modo común y su cableado interno.

El S6020L (si su SCR realmente cumple con las especificaciones ) es capaz de un pulso de una sola vez de 0.01 segundo y 255 A a temperatura ambiente. Así que si su cableado + CM choke es menor que alrededor de un ohm (y va a no ser), no hay garantía de que no se superen los valores máximos especificados (y cabe señalar que realmente debería mantenerse razonablemente lejos de estos uno -pulso de tiempo a límites de temperatura ambiente- puede ser más caliente que la temperatura ambiente y las sobretensiones repetitivas pueden matar el SCR eventualmente).

Dado que tiene una señal de sincronización, y presumiblemente un procesador que lee eso, creo que la mejor solución podría ser un cambio de firmware que active el SCR solo en el cruce por cero. La corriente estaría entonces limitada por el dv / dt de la línea principal en el cruce por cero. A 220V RMS, y = 2 50 = aproximadamente 0.1V / usec, por lo que la corriente estará limitada a 56A, dentro de las especificaciones.$\omega$$\pi$

De lo contrario, tal vez podría cambiar el opto-triac por uno que tenga una detección de cruce por cero incorporada (por ejemplo, MOC3063 ), pero no he mirado cuidadosamente para ver si eso funcionará con la configuración de su diodo; es posible que deba poner un resistencia a través de C1, por ejemplo.

Probablemente necesite un disparador de cruce por cero para el SCR

El MOC3052 no es un cruce por cero y puede activarlo en cualquier parte del ciclo de la red. Hágalo cerca del pico del ciclo con una tapa descargada y espera obtener lo que está obteniendo.

Puede obtener aisladores de cruce por cero en la misma serie que son una caída en el reemplazo del MOC3052.

Por ejemplo, el MOC3063 parece más que adecuado: 600 V Vmáx (igual que MOC3052) y corriente de activación maq de 5 mA contra 10 mA. Se podrá encontrar una coincidencia más cercana si se desea.

Si activa el SCR en un cruce por cero, el SCR reenviará la conducta cuando V_DC_Rectified supere V_C5 y tenga cero corriente de entrada inicial.

D1 probablemente no sea necesario.
SI realmente estuviera implementando esto, examinaría detenidamente las hojas de datos relevantes para asegurarme de que todas las polaridades y voltajes estuvieran bien en todo momento, PERO parece estar bien de un vistazo.

Parece que has analizado bien el problema. Tienes un dispositivo que falla claramente debido al sobrecalentamiento, y la única ruta obvia para que la corriente fluya a través del SCR es desde el rectificador hacia C5.

Tienes un par de opciones. Una es usar un SCR más grande, como sugieres. Desafortunadamente, la corriente en el SCR en ese caso será difícil de predecir, porque no conoce la impedancia de su fuente.

Sin embargo, como una pregunta más profunda, no estoy seguro de qué está haciendo ese SCR en este circuito. Parece que podría ser una precarga, pero no hay una ruta de precarga real. Una mejor opción puede ser colocar una resistencia alrededor de ese SCR y retrasar el encendido durante algún tiempo después del arranque. Solo necesita retrasar por quizás tres constantes de tiempo (R de su nueva resistencia multiplicada por 560 uF), por lo que si sabe cuál es el retraso de disparo de su circuito existente, puede elegir R apropiadamente.

¡Creo que el problema es que está aplicando una tierra "no aislada" al cable inferior del SCR, aplicando el voltaje completo a través del SCR, causando que una gran corriente fluya a través de él, haciendo que se sobrecaliente y explote! Lo más probable es que el motor no esté aislado, el caliente y el neutro invertido, etc.

El problema es C1, cuando el sistema está encendido, C1 le da un voltaje "+" a la puerta por un tiempo, cuando el ánodo está conectado a V _CC y C5 está inicialmente en cortocircuito, el cátodo está conectado a tierra, por eso el SCR explota, sugiero eliminar C1.