Ayuda para aprender de un error al conectar un osciloscopio

He construido este circuito para atenuar una lámpara con una señal PWM. Tenía un problema donde el MOSFET se estaba poniendo realmente caliente. Entonces quería saber qué estaba pasando en la puerta del MOSFET.

Apagué la señal PWM y con mi multímetro medí como 12V. Ahora estoy seguro de que puedo ver la forma de onda con mi pequeño osciloscopio USB (clasificado para 20V). Lo conecté. Bammm, las luces se apagan y me queda un osciloscopio de ladrillo y una PC que estaba conectada a él.$V_{GS}$

Estoy bastante triste por romper mi PC. Sin embargo, tengo que saber qué salió mal, así que estoy aquí.

Sobre el problema con el MOSFET caliente: Resulta que había un error en el código que hacía que la frecuencia PWM fuera muy alta. Asegurándose de que era de 200 Hz, se solucionó el sobrecalentamiento y el atenuador parece estar funcionando según lo previsto ahora.

editar:

MOSFET: IXTQ40N50L2

Optoacoplador: ILQ2

El circuito que se muestra es una red de CA conectada sin ningún tipo de aislamiento. Medir Vgs usando un multímetro es seguro porque el multímetro está 'flotando' con respecto a la fuente de alimentación.

Pero una PC no está flotando. La PC normalmente tiene la carcasa con conexión a tierra, lo que significa que el protector metálico en el conector USB también está conectado a la red eléctrica a través de la carcasa de la PC.

Como tal, conectar el osciloscopio USB al circuito conectado a la red eléctrica es inevitablemente desastroso. Cuando se hace esto, el voltaje de la red de alimentación empujará la corriente hacia la caja de la PC (o hacia las líneas de datos USB, depende de qué sonda esté conectada) para regresar a tierra.

Todos los circuitos conectados a la red deben estar equipados con equipos flotantes. Es posible que esté en el lado seguro si usó una computadora portátil en lugar de una PC, pero tampoco es tan segura a menos que realmente haya aislado todo alrededor de la computadora portátil y se haya asegurado de que su computadora portátil esté realmente flotando con respecto al suelo.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Figura 1 a, by c.

Como el circuito no está aislado, la línea inferior de su circuito se mueve con la tensión de red.

• En semiciclos positivos (b), la parte inferior de M2 ​​normalmente se mantendría a aproximadamente 0,7 V por encima del voltaje neutro. Dado que esto está conectado a la red eléctrica, eso es 0.7 V sobre la tierra. Dado que el osciloscopio y la PC proporcionan una ruta de resistencia a tierra más baja que el diodo, la corriente fluirá a través de ellos en lugar del diodo. Su equipo podría sobrevivir 0.7 V si la resistencia del cable es lo suficientemente alta como para limitar la corriente.
• En los semiciclos negativos (c), la parte inferior de M3 se tira a un pico de -170 V (si tiene un suministro de 120 V). Una alta corriente fluirá desde la tierra del PC / osciloscopio ya que está proporcionando un cortocircuito desde la tierra. Esta corriente probablemente quemó varios rastros de tierra en los PCB que atravesó. Una vez que desaparecieron, el voltaje se habría aplicado a los chips, etc., y también se destruyeron.

Es una lección difícil, así que aprende bien. Asegúrese de comprender la lógica de la explicación anterior. Si puede hacerlo, habrá aprendido más sobre el costo de reemplazar su equipo que muchos en los cursos de pago.

Dado que el problema del uso de osciloscopios en circuitos de red surge con frecuencia en EEEE, lo siguiente puede ser de ayuda.

Figura 1 y 2. Fluke Scopemeter y juego de sondas. Observe los conectores y cables "BNC" aislados, incluido el enchufe negro en el cable de toma de tierra (que se conecta al costado de la sonda). El medidor viene con un conector de fuente de alimentación que no hace contacto con las partes internas hasta que se haya insertado el metal expuesto. Un puerto serie óptico es visible en el lateral del osciloscopio.

Instrumentos como el medidor de alcance en la Figura 2 están completamente aislados. Como resultado, la tierra del osciloscopio se puede conectar a cualquier punto del circuito bajo investigación, incluida la línea negativa rectificada de la Figura 1. Incluso cuando está en carga, el dispositivo está completamente aislado de la tierra de la red. El único punto a tener en cuenta es que los clips de tierra de las sondas de los canales A y B suministrados no están conectados a dos potenciales diferentes.

Tan cerca, pero un desastre. Los recursos web deben verificarse dos veces, especialmente en lo que respecta a los circuitos de voltaje de línea. Se debe notificar a Circuit-Lab que han publicado un asesino de PC garantizado y un posible asesino de personas. Estas lecciones costosas nunca son olvidadas por aquellos que sobreviven.
Felicitaciones por descubrir que PWM rápido causa un MOSfet caliente, y PWM lento es una solución. Una revisión del circuito que reduce la resistencia de 180K a 10K también ayudará un poco. Su solución de PWM muy lenta de 200Hz. También es una solución decente. Tenga cuidado de elegir frecuencias que sean múltiplos de la frecuencia de línea, por ejemplo, elegir 240 Hz. donde la frecuencia de línea es de 60 Hz. dará un interesante efecto óptico.
La revisión principal de este circuito para evitar desastres.implica aislar por completo la fuente PWM del controlador MOSFET, de la siguiente manera: también se debe tener cuidado de elegir cuidadosamente los componentes. BR1 debe estar clasificado en voltaje para tomar fácilmente el voltaje de línea de pico a pico. También debe estar clasificado para pasar la corriente de la lámpara con un considerable espacio para la cabeza, ya que las lámparas requieren una corriente de sobretensión cuando están frías, hasta que alcanzan la temperatura de funcionamiento. El diodo D1 puede ser un diodo pequeño, ya que se requiere poca corriente, pero debe estar clasificado para al menos un voltaje de línea pico. Sería más seguro elegir una clasificación de voltaje de voltaje de línea pico a pico.
Sondeando este circuito con cualquier osciloscopioes un 'asesino de alcance. Ningún 'alcance que he usado podría soportar su conexión a tierra (referencia de 0v) yendo a cualquier parte de este circuito que no sea la fuente PWM. Si su osciloscopio USB tiene una hoja de especificaciones, encuentre cuidadosamente su límite de voltaje en modo común . Esto le indica qué tan lejos de tierra puede desviarse su circuito de entrada antes de que una parte de él falle. Algunos son solo unos pocos voltios. Este circuito requeriría cientos de voltios de rango de modo común. Siempre suponga que la referencia 0v de un 'alcance está conectada directamente a tierra, y siempre tenga en cuenta que la mayoría de las partes de este circuito resultarán en fallas espectaculares cuando se conecte a tierra.

Comprenda que las lámparas de tungsteno tienen un gran aumento de temperatura> 3200'C y NTC de 10: 1 de resistencia en frío a caliente, por lo tanto, si PWM pulsa a una velocidad lenta o demasiado rápida, Ipk puede alcanzar una corriente nominal de bulbo de 10x o tener grandes pérdidas dinámicas y FET RdsOn con resistencia puede calentarse con I ^ 2R = Pd

Tenga en cuenta que la línea y el neutro no están etiquetados, y ni V + ni V- están en tierra, pero sabemos que el neutro está al menos conectado a tierra en el transformador exterior. Por lo tanto, sin cuidado, puede conectar la tierra de la sonda a la línea rectificada en lugar de 2 gotas de diodo desde neutral.

Esto requiere dos sondas de 10M con capacidad para 400v en modo diferencial AB.

Tenga en cuenta que su PC se sacrificó para salvar su vida.

Como nota al margen, tales mediciones se pueden realizar utilizando los llamados concentradores USB aislados:

Permiten varios kV entre su PC (que generalmente está conectada a tierra y es segura de tocar) y equipos como los dispositivos USB que pueden activarse. Por supuesto, aún debe saber lo que está haciendo (por ejemplo, solo toque el alcance cuando se desconecta la alimentación y todas las tapas de alta tensión se han descargado).