Fonte Chaveada Buck não isolada-Capacitor de Saída fritando

[MOR_AL]

O Kraft oportunamente lembrou do detalhe da lâmpada, o que é importantíssimo. Evita queimar muitos componentes.
Não sei qual seu conhecimento neste assunto da lâmpada e posso estar mencionando o óbvio, mas caso já conheças, peço que desconsidere.
A lâmpada em série com a rede e o seu circuito limita a corrente no circuito na presença de um problema.
Portanto, a lâmpada TEM que ser aquelas resistivas, cuja luminosidade é proveniente de uma resistência incandescente. Essas lâmpadas, inclusive, não são mais vendidas, mas ainda podem ser encontradas no comércio. No seu caso teria que ser uma lâmpada para 220Vca e uma potência que pode variar, dependendo da sua carga. Como um fusível de 10A torrou, comece com uma lâmpada para 220Vca e potência entre 60W e 200W.
Se a lâmpada acender, significa que o seu circuito está com problemas.
Se acender quase que totalmente, significa que há um curto no seu circuito.

NÃO USE LÂMPADAS ELETRÔNICAS. Elas não possuem as características necessárias para limitar a corrente de seu circuito.
Você ainda pretende fazer o que eu apresentei?
Outra coisa.
No seu curso não há um laboratório de eletrônica com um mínimo de instrumentos? Se este projeto for uma exigência para você seguir com o curso, eles deveriam prover um laboratório adequado para tal projeto.
MOR_AL

[livifw]

Gente, isso aqui tá mais feio que uma briga de foice... Eu não ia me meter, mas enfim vamos lá, desculpem se eu for muito ríspido, mas eu acho que não tem crianças criadas a "leite com pera e Nutella" aqui.

1- Um projeto desses não é trivial para quem nunca fez nada na área. Que o digam o desenho horrível do esquema a a montagem bagunçada. O capricho é fundamental para entender o circuito (esquema) e para para a integridade dos sinais (montagem);

2- Precisa de um osciloscópio, para validar a parte do Arduíno antes de usar potência de fato. Livifw, tens um osciloscópio?

3- O arranjo do driver da gate e do próprio mosfet são bem atípicos. Eu já fiz produtos em escala industrial cujo conversor boost de 125 V CC para 300 V CC era gerido por um simples NE555 e funcionava perfeitamente para a aplicação;

4- O MOR_AL tem um profundo conhecimento no assunto: Ouvir ele com atenção e seguir suas orientações é praticamente sucesso garantido.


Minhas sugestões:

1- Usa uma fonte de bancada variável, simula, testa e valida a lógica do Arduíno com baixa tensão (12 V), monitorando somente a saída PWM no osciloscópio. Usa um potenciômetro no feedback para simular variação da carga;
2- Etapa 1 concluída, coloca um mosfet, indutor, etc, testa e valida o circuito em 12 V;
3- Etapa 2 concluída liga a tensão desejada na entrada com uma carga resistiva e de baixa potência (lâmpada);
4- Etapa 3 bem sucedida, passa para o motor.
5- Faça todas as etapas com capricho.
6- Tenha capricho. Hardware não dá simplesmente para compilar de novo e ver se o compilador reclama de alguma coisa.

Desculpe minhas palavras rudes, mas são sinceras e com intuito de ajudar. Se você seguir a linha que proponho e encaixar as observações que os colegas já fizeram, vais ter sucesso.

Edit: PELOAMORDEDEUS usa uma lâmpada série na entrada antes de aplicar a rede CA ao circuito. Só liga direto, sem a lâmpada série, após verificar que está tudo ok.

Obrigado pela resposta, e pelo o que entendi da sua mensagem parece que fui meio rude com todos que ajudaram, queria me desculpar se isso aconteceu e estou muito agradecido com todas as respostas até aqui.
Minha falta de experiência na área é notório, me desafiei a faze-lá e aprendi muito até agora, não sei se citei, mas estou utilizando o livro Eletrônica de potência: projeto de fontes chaveadas do Ivo Barbi.
Tenho um osciloscópio portátil, não é muito bom mas já serve para algo, aqui são duas fotos dos testes que fiz antes de ligar a alta potência do chaveamento que chega no mosfet: Sem Carga e Com carga.

Estou fazendo essa foto no meu estágio sem uma ajuda de um profissional na área, vocês quem são meus salvadores, infelizmente a empresa a qual estou estagiando não me forneceu os equipamentos necessários, tendo em vista que só tenho o osciloscópio portátil.

Vou montar outro protótipo, tendo em vista minha baixa experiência com solda, vai ser melhor para assim, ver realmente se é o circuito em si, ou se é erro na hora da montagem.

Agradeço todos até agora, vou continuar seguindo em frente.

[livifw]

O Kraft oportunamente lembrou do detalhe da lâmpada, o que é importantíssimo. Evita queimar muitos componentes.
Não sei qual seu conhecimento neste assunto da lâmpada e posso estar mencionando o óbvio, mas caso já conheças, peço que desconsidere.
A lâmpada em série com a rede e o seu circuito limita a corrente no circuito na presença de um problema.
Portanto, a lâmpada TEM que ser aquelas resistivas, cuja luminosidade é proveniente de uma resistência incandescente. Essas lâmpadas, inclusive, não são mais vendidas, mas ainda podem ser encontradas no comércio. No seu caso teria que ser uma lâmpada para 220Vca e uma potência que pode variar, dependendo da sua carga. Como um fusível de 10A torrou, comece com uma lâmpada para 220Vca e potência entre 60W e 200W.
Se a lâmpada acender, significa que o seu circuito está com problemas.
Se acender quase que totalmente, significa que há um curto no seu circuito.

NÃO USE LÂMPADAS ELETRÔNICAS. Elas não possuem as características necessárias para limitar a corrente de seu circuito.
Você ainda pretende fazer o que eu apresentei?
Outra coisa.
No seu curso não há um laboratório de eletrônica com um mínimo de instrumentos? Se este projeto for uma exigência para você seguir com o curso, eles deveriam prover um laboratório adequado para tal projeto.
MOR_AL

Estou utilizando uma incandescente de 220CA 70W, antes de explodir o fusível a lâmpada não ascendeu, quando troquei o fusível a lâmpada ascendeu sem o circuito de acionamento estar ligado, tesntei o mosfet e o mesmo estava em curto.

Na faculdade tenho todos os equipamentos, mas estou estagiando longe da mesma, sendo assim impossibilitando o acesso aos mesmo

[KrafT]

Obrigado pela resposta, e pelo o que entendi da sua mensagem parece que fui meio rude com todos que ajudaram, queria me desculpar se isso aconteceu e estou muito agradecido com todas as respostas até aqui.....

Muito pelo contrário, me refiro à mim (eu não sou exatamente um ser agradável e simpático. Culpa da natureza).

Sobre a lâmpada em série, dá uma olhada nisso: http://www.newtoncbraga.com.br/index.ph ... ns012.html

Coloca na entrada ( a lâmpada série) uma dessas: https://produto.mercadolivre.com.br/MLB ... it-5pc-_JM

E na saída (a tua carga) uma dessas: https://www.balaroti.com.br/lampada-hal ... dsku=86941

Como o MOR_AL bem notou, as lâmpadas tem que ser obrigatoriamente incandescentes, mas só vais achar lâmpadas de maior potência halogenas hoje em dia.

[edsont]

Eu acredito que pelo menos um dos diodos tenha entrado em curto.

lampada incandescente 100W em estoque. Raridade:
https://www.lumitecfoto.com.br/produto/ ... cente-100w
O frete é mais caro que o produto.

[livifw]

Agora que li com calma percebi que falei besteira, comentei sobre a lâmpada halógena que estou usando na carga, e percebi que vocês estava comentado de por uma na entrada para assim limitar a correte.

E respondendo, MOR_AL, sim irei fazer os passos que falasse, mas irei montar outro protótipo primeiro.

[andre_luis]

Bom, cheguei tarde na conversa, nao sei se isso já foi comentado, mas dando uma olhada geral no esquema, vejo o seguinte problema:

O opto da maneira como está montado, realiza uma alimentação positiva no caso de nenhuma atividade na entrada, ou seja, ao ligar a fonte, enquanto o Arduino não 'acordar' [ leia-se: esperar o delay RC do reset + algum delay que voce tenha inserido no Setup() ] estará habilitando o transistor para jogar toda a tensão da entrada na saída, realmente fritando o capacitor, como esperado.

Voce não foi o unico que caiu nessa asneira, já fiz projetos onde não me atentei ao estado inicial do sistema, academicamente chamado t(0+), e ao ligar o equipamento na tomada logo de cara algum motor ou válvula realizava um breve liga/desliga tao logo o firmware assumisse o controle, e a partir daí em todos os projetos tomei bastante cuidado na seleção de um NPN ou PNP nas saídas em função do estado logo após o reset ou 'power-on'.

Pra resolver o seu problema, pra quem está com preguiça de pensar, eu colocaria um PNP no lugar do P2, remanejando obviamente os componentes, pois assim no meu entender, o default seria que o M1 iniciasse 'cortado'.

[EDIT]

Sobre a dica de simular o circuito com GNDs diferentes que foi comentado anteriormente, grande parte dos simuladores não aceitam referencias desconectadas, e um truque é inserir um resistor gigante (~10M ou mais) entre o terra isolado e não isolado, já que esse valor não fede nem cheira no resultado, e ao mesmo tempo não dá erro na simulação.

[MOR_AL]

Agora que li com calma percebi que falei besteira, comentei sobre a lâmpada halógena que estou usando na carga, e percebi que vocês estava comentado de por uma na entrada para assim limitar a correte.

E respondendo, MOR_AL, sim irei fazer os passos que falasse, mas irei montar outro protótipo primeiro.

Ok!
Para visualizar ondas quadradas corretamente no osciloscópio, ele tem que responder a uma faixa de frequências de 10 vezes a frequência da onda. Com o delta se aproximando dos limites, esta faixa ainda tem que ser maior. Aparentemente este seu osciloscópio tem uma resposta suficiente para o seu PWM.
Observando as fotos:
Não dá para ler direito as legendas, mas vou considerar que estou visualizando corretamente.
Parece que esta onda é tomada entre o terra B e o ponto A, certo? Quais são as escalas vertical (tensão) e horizontal (tempo)?
Parece que o período de início de condução do mosfet está muito lento. Isso provoca um sobre aquecimento no mesmo.
Mesmo com o mosfet em curto (entre o source e o dreno), a carga receberia toda a tensão retificada. O capacitor ficaria com a tensão de 311Vcc e, como ele é para 250Vcc, ele explodiria.
Já explodi um capacitor eletrolítico. É uma experiência forte. Não sei se você já trocou o capacitor, mas não teste o circuito sem o fazê-lo.
Se o capacitor não está ruim, só resta o diodo, que pode estar em curto, como já foi mencionado. A outra opção seria o tal problema das referências, que mencionei no início.
Mas com o diodo bom, com o capacitor bom, com a carga e o mosfet EM CURTO, o motor ou a carga receberia os tais 311V, que supostamente, esta tensão também está prevista para a carga.
Não vi o valor da potência ou corrente na carga. Quais são?
OBSERVAÇÃO!!!
EU FARIA ESTE PROCERDIMENTO, CASO ESTIVESSE COM ESTE PROBLEMA. SE VOCÊ DECIDIR SEGUI-LO, TENHA CIÊNCIA QUE É POR SUA CONTA E RISCO.

EU COMEÇARIA ASSIM, considerando que os componentes estejam bons e o capacitor para 450V.

1 - Colocaria a lâmpada incandescente 220V/ 60 a 200W. Ela tem duas funções. Além de limitar a corrente no caso de um curto, ela também limita a corrente de carga inicial dos capacitores da retificação. Normalmente se coloca um resistor NTC de baixo valor. Quando em funcionamento normal, ele praticamente pode ser desconsiderado, mas ao se ligar o circuito, ele limita a corrente a níveis que os diodos MUR460 não queimem.

2 - Desligaria a realimentação. Ainda é cedo para incluir sem testar a parte de potência antes.

3 - Colocaria a resistência que simula a carga. A potência deve ser compatível.

4 - Curto-circuitaria o source com o gate do mosfet. Colocaria um multímetro, na máxima escala de tensão cc, em paralelo com a carga.

5 - Ligaria o circuito. A tensão sobre a carga (em relação ao ponto B) tem que dar zero volt. Isso prova que o mosfet está bloqueando a corrente. Desligaria o circuito e descarregaria os capacitores da retificação. Retiraria o curto entre o gate e o source e manteria conectado o circuito de acionamento do mosfet.

4 - Curto-circuitaria a base com o emissor do BC548 (o transistor que aciona o mosfet). Ligaria o circuito. Agora a tensão na carga TEM que ser a da retificação. O mosfet aguenta corrente máxima contínua de 5A. Faça este teste com alguma rapidez, caso alguma coisa estiver errada, talvez dê para salvar algum componente.
Desligue o circuito, descarregue os capacitores e remova o curto entre a base e o emissor. Isso mostra que o mosfet está conduzindo corretamente, que o capacitor junto à carga aguenta a máxima tensão e que o diodo junto ao indutor, está bloqueando corretamente.

5 - Com todos os itens anteriores funcionando de acordo com o esperado, agora é o momento de testar o PWM.
Curto-circuite a junção source e gate do mosfet e desconecte o resistor de 10 ohms em // com o diodo 1N4148 do gate do mosfet. Conecte o osciloscópio no coletor do BC548 e no ponto A.
Ligue o circuito. A tensão na carga tem que permanecer zero e o osciloscópio tem que mostrar a forma de onda do PWM entre zero e 12 volts. Desligue o circuito, descarregue os capacitores, remova o curto entre o gate e o source e reconecte o resistor em // com o diodo no circuito.

6 - Teste do PWM na carga. Com o arduino, gere um PWM com 25% de Ton. Verifique se as ligações estão corretas, além de serem o mais curtas possível. Passe o osciloscópio para a carga, junto com o multímetro.
Ligue o circuito. A tensão na carga deve estar próxima de 311 x 0,25 = 70Volts (multímetro) e o osciloscópio deve indicar cerca dos 70Vcc e uns 5 Vca.
Se tudo isso estiver funcionando, então o problema pode estar na realimentação, ou no detalhe informado pelo André.

MOR_AL

[livifw]

Boa tarde a todos, desculpe o tempo para mandar notícias mas estava esperando meus novos componentes chegar.

Montei um novo circuito de potência e olha só, funcionou .

Mas estou com receito, não deixei muito tempo ligado tbm por este motivo, está dando um zumbido, acredito que não seja o transistor pois em teoria estou chaveando a 30Khz, não deveríamos escutar nesta frequência.

Liguei um potenciômetro no arduino assim posso controlar o duty cycle, inicialmente coloco o duty em 0% e quando vou aumentando a aparentemente a lâmpada da um zumbido, não cheguei aumentar o duty até o fim por receio.

Alguém pode me dar uma luz ?

E muito obrigado para quem me ajudou até aqui, estou muito feliz, todas as dicas e opiniões foram muito bem vindas.

Vou postar uma foto do novo circuito e do chaveamento, e um link para o vídeo que fiz para "mostrar o zumbido" o qual só pode ser escutado com fones de ouvido.


img circuito novo

Teste Chaveamento

Vídeo

[livifw]

Boa tarde,

O ruído é proveniente do enrolamento do indutor, é um ruído mecânico, assim não acarretando maiores problemas.

Agora com este novo circuito, acredito que o problema nunca tenha sido o capacitor de saída, e sim o mosfet em curto, pois neste novo protótipo fiz alguns testes com a lâmpada e tudo ocorreu como deveria.

Liguei o motor na saída e fui aumentando o pwm através de um potenciômetro, o motor começou a acelerar e em seguida o motor começou a rotacionar rapidamente.
Desliguei da tomada e verifiquei o circuito de chaveamento no gate do mosfet, e mesmo mostrou 0V. Descarreguei o circuito e fiz um teste de continuidade entre o gate e o source, e o mesmo se mostrou em curto.

sendo assim era um problema do capacitor era de uma tensão superior a qual ele suportava.

O que me deixa confuso é que o mosfet que estou usando é um IRF840, ele é muito capaz de suportar o circuito, ou será que o problema é deste ground extra?

[eletroinf]

Cara, desculpe-me se eu estou sendo muito chato, mas...
Porque não simular no Psim? Mesmo que tu não tenhas prática, em poucos minutos já vai pegar o jeito. Tem muitos tutoriais pela web.
Assim tu consegue visualizar o que vai acontecer com o teu projeto sem queimar componentes.

[livifw]

Cara, desculpe-me se eu estou sendo muito chato, mas...
Porque não simular no Psim? Mesmo que tu não tenhas prática, em poucos minutos já vai pegar o jeito. Tem muitos tutoriais pela web.
Assim tu consegue visualizar o que vai acontecer com o teu projeto sem queimar componentes.

Vou fazer isso, na vdd eu tinha esquecido rsrs.

Muito obrigado pelo lembrete.

EDIT: Lembrei pq não simulei, não sei com o fazer para colocar um regulador de tensão, e não encontrei nada na internet

[eletroinf]

Tchê, é muito simples. O que te interessa nessa simulação é a dinâmica da carga.
Não precisa do regulador, trafo e retificadores.
Coloca uma fonte CC do Psim ali em paralelo com C1 e outra ali na tensão de saída do regulador, paralelo com C6.

Outra sugestão é acionar com o PWM o transistor T2, sem o acoplador, suponho que isso já funcione e o que tu precisa é testar a parte de potência.
Utilize o PWM do Psim, teste a parte de potência, veja as correntes e tensões na carga, etc.

Depois tu pode colocar bloco C e o teu código e testar praticamente igual na aplicação, mas vamos por partes...

Boa sorte!

Edit: Dando um pitaco na sua aplicação, nas poucas vezes que eu utilizei motor CC, a corrente de partida precisa ser controlada, pois o valor pode ser muito alto... quando acionado, enquanto o motor CC acelera, a limitação de corrente é dada pela resistência elétrica das bobinas - veja que geralmente esta é muito baixa. Portanto, o pico de corrente pode ser muito alto e explodir a chave de acionamento.

[livifw]

Tchê, é muito simples. O que te interessa nessa simulação é a dinâmica da carga.
Não precisa do regulador, trafo e retificadores.
Coloca uma fonte CC do Psim ali em paralelo com C1 e outra ali na tensão de saída do regulador, paralelo com C6.

Outra sugestão é acionar com o PWM o transistor T2, sem o acoplador, suponho que isso já funcione e o que tu precisa é testar a parte de potência.
Utilize o PWM do Psim, teste a parte de potência, veja as correntes e tensões na carga, etc.

Depois tu pode colocar bloco C e o teu código e testar praticamente igual na aplicação, mas vamos por partes...

Boa sorte!

Edit: Dando um pitaco na sua aplicação, nas poucas vezes que eu utilizei motor CC, a corrente de partida precisa ser controlada, pois o valor pode ser muito alto... quando acionado, enquanto o motor CC acelera, a limitação de corrente é dada pela resistência elétrica das bobinas - veja que geralmente esta é muito baixa. Portanto, o pico de corrente pode ser muito alto e explodir a chave de acionamento.

Interessante, quando testei o motor incrementei o pwm aos poucos através de um potenciômetro, por sei desta condição em especial de partida, mesmo assim pode ter ocorrido um pico de corrente?

é eu realmente não sei usar esse software -> Erro PSIM

Simulation-PSIM.JPG

[eletroinf]

Ele está reclamando que não há o componente de acionamento do gate. Há um componente específico no Psim pra isso.
Remova aquele seu circuito driver e utilize o switch controller do Psim.

Outro detalhe, parece que tu colocou um gate driver ali no lugar do diodo, revise.

O seu circuito deve ficar bem parecido com o do vídeo abaixo: