Korzystając z przerwy świąteczno-noworocznej postanowiłem przeprowadzić kilka eksperymentów z elementami mocy, co od dawna chodziło mi po głowie. Wyniki są dośc ciekawe, więc poniżej ich opis.
Eksperyment 1: triak 1635/600G, stale włączony. Płytki 4x5cm z FR4 i IMS. Obciążenie: czajnik elektryczny 2,2kW. Z FR4 triak wylutował się sam po kilku sekundach. Na IMS wytrzymuje, choć płytka jest bardzo gorąca. Wniosek: IMS to naprawdę dobry laminat.
Eksperyment 2: ten sam triak (na IMS), obciążenie = zwarcie, rezystancja pętli zwarcia = 0,37oma, zabezpieczenie B6, wyzwalanie w pobliżu szczytu napięcia. Efekt: uszkodzenie triaka bez otwarcia obudowy, brak połączenia między anodami. Bezpiecznik wybiło, ale triak padł pierwszy. Szczytowy prąd zwarciowy musiał być rzędu
800A, a wg pdf I_TSM triaka to 160A w jednym cyklu 50Hz. Wniosek: triaki muszą być dobezpieczone dedykowanymi obwodami, jeżeli mają przeżyć -- bezpieczniki energetyczne są zdecydowanie za wolne. Tylko co to właściwie znaczy?
- Bezpiecznik topikowy szybki/bardzo szybki. Tak to zwyczajowo załatwiano, ale w XXI wieku uważam to za straszne druciarstwo. Zabezpieczenie jest jednorazowe i kłopotliwe w naprawie, jeżeli użytkownik jest mało techniczny i zabezpieczonych tak kanałów jest wiele. A jeśli jest techniczny, to wymiana triaka THT nie jest aż tak znacznie bardziej skomplikowana od wymiany bezpiecznika.
- Jeśli ma nie być jednorazowo, to może bezpiecznik polimerowy? Niestety nie mam na odpowiedni prąd do przetestowania, ale z samej zasady jego działania wynika, że za szybki to on nie jest i do triaków się nie nada. Mylę się?
- Skoro i tak powodem awarii triaka jest duży prąd, to trzeba mu ten prąd ograniczyć w razie awarii. IXTH16N50D2 x2, źródło do źródła, bramki razem i też do źródła i mamy ogranicznik prądowy AC na 16A. Triak nigdy nie dostanie dzięki temu więcej niż 16A, więc warunki pracy nawet w zwarciu będzie miał komfortowe. Jeden taki układ może zabezpieczać wiele kanałów i jest wielorazowy. Potencjalny problem: czy prąd 16A jest wystarczający do *gwarantowanego* szybkiego wybicia B6? Bo jeśli nie, to cała energia zwarcia wydzieli się na tych MOSFETach i uzyskamy efekt "płonie ognisko w lesie"...
Kolejne eksperymenty: w roli głównej MOSFET AUIRFS8409 na starej (zawierającej błąd układowy) płytce IMS, pokrytej lakierem PLASTIK 70. Zasilacz: transformator 480W 12V, zabezpieczenie B6 na pierwotnym, prostownik na dużej diodzie w obudowie metalowej, oznaczenia zatarte.
Eksperyment 3: grzanie krótkiego odcinka drutu oporowego. Wniosek: pokrycie lakierem praktycznie nie wpływa na oddawanie ciepła przez MOSFET, IMS znów pokazał, co potrafi.
Eksperyment 4: zwarcie. :) No i tu się zaczyna włos jeżyć: MOSFET pękł, szczelina na oko ~1/4mm, widać było przez nie iskrę wyładowania, wybiło B6. Włączam bezpiecznik, znów widać iskrę w pęknięciu, bezpiecznik wybija. Jeszcze raz: to samo. Jeszcze raz: tranzystor zaczyna świecić się na żółto, po krótkiej chwili widać wyraźny płomień, bezpiecznika NIE wybija. Wyłączam go ręcznie, płomień gaśnie. Włączam -- wraca, bezpieczika dalej nie wybija. Wniosek: prawdopodobnie utworzył się kanał z węgla i to on rozpalał tranzystor, ale prąd był daleko w granicach zabezpieczenia. Nie wiem, co się paliło: obudowa tranzystora, czy pokrycie z PLASTIK 70. I tu się zacząłem bać elektroniki, bo albo ja mam wyjątkowe szczęście do prowokowania takich efektów, albo niemal wszystkie układy mocy to bomba zegarowa.
Spytam więc wprost: jak się zabezpieczacie przeciwpożarowo?
Mam nadzieję, że powyższe się komuś przyda. :-)
Pozdrawiam, Piotr