Calentador de CA, puente y MOSFET, ¿es posible?

No ha hablado sobre volúmenes de producción y optimización de costos, pero un relé de estado sólido (SSR) le brindaría aislamiento y control de fase en un solo paquete, aunque a un costo recurrente más alto que una solución diseñada específicamente.

Muchos SSR están disponibles con entrada PWM de nivel lógico. Este enlace puede proporcionar una buena lectura, aunque hay muchos fabricantes de productos similares.

Un efecto posiblemente inaceptable es que el circuito de control está conectado directamente a la red eléctrica de esta manera, y que tocar cualquier parte del mismo puede ser letal . El aislamiento adecuado ayuda, pero es más barato restringir la tensión de la red a una parte del circuito.

Para un calentador no necesita el PWM de 1 kHz; su inercia es lo suficientemente alta como para que puedas hacerlo a una frecuencia mucho menor. Yo sugeriría usar un opto-triac en lugar del FET. El triac tendrá una caída de voltaje más grande que un FET, pero para el FET también tendrías dos caídas de diodo, por lo que no habrá mucha diferencia. Además, la conmutación del FET causará pérdidas de conmutación a medida que el FET atraviesa su región activa 2000 veces por segundo.

UnMOC3041tieneuncircuitodedeteccióndecruceporcero,queledarácadavezqueenciendaoapaguesemiciclos.EstoreducelascorrientesmáximasenelcalentadoryEMI.Enlugardevariarelciclodetrabajodelosimpulsos,ahorapuedecontrolarelcalentadorvariandolarelaciónentrelamitaddelosciclosylamitaddelosciclos.

editarlaprecisióndelobjetivomencionadaenelcomentario
Laprecisiónenmilímetrosnoesposible,peronoporqueelcontroldeencendidoyapagadoseademasiadobasto.Supongamosquetienesunrecipientecon1kgdeagua.(Ustedmencionaelcalentamientoalrededordeuntubo,loquepuedesugerirunflujodefluido,peroluegolosmilgradossoninclusoimposibles.)Lacapacidadcaloríficade1kgdeaguaes4.2kJ/K,porloque4.2Jse"calienta" Es por 0.001 ° C. Al encender el calentador de 350 W durante medio ciclo de 60 Hz, se obtienen 2,9 J, bueno para 0,0007 ° C. Si controlara cada uno de los 5 calentadores individualmente, incluso puede agregar por cada 0,00014 ° C, o 14% de la precisión requerida.

Por lo tanto, el control de encendido y apagado no es el problema. Está distribuyendo el calor uniformemente en el fluido, sin mencionar la medición de la temperatura. ¿Cómo se puede obtener una temperatura uniforme de 1 milímetro en un recipiente (y mucho menos un tubo con calefacción envuelto alrededor de él)? Incluso un agitador magnético no puede garantizar eso. (¡Tenga en cuenta que un agitador magnético también elevará la temperatura!) Y a 60 ° C 1 milímetro es de 3 ppm, y para controlarlo con esa precisión tendrá que medirlo a mejor que 1 ppm . Cómo vas a hacer eso?

El control de fase puede darle una resolución teóricamente más alta, pero no hay manera de medir su efecto, y sin la retroalimentación requerida tampoco puede obtener la precisión de control.

Puede usar un puente rectificador para permitir el uso de un interruptor de CC para controlar una alimentación de CA de dos maneras.

• El interruptor y la carga están dentro del puente.
  El interruptor y la carga ven PWM DC de onda completa rectificada cortada

• La carga está en la línea de CA al puente y el interruptor está dentro del puente.
  La carga ve PWM cortada AC.
  El interruptor ve el PWM de onda completa, rectificado, DC rectificado.

A 1 kHz y con una carga resistiva, la falta de sincronización de las tramas PWM con la red debería ser aceptable.

Si maneja un puente, el interruptor que se encuentra dentro del puente "flota" y necesita obtener sus voltajes de alimentación de algún lugar. Si su fuente de alimentación está aislada en la salida, entonces todo el circuito puede flotar pero está esencialmente en la red eléctrica. PERO puede colocar el puente FET + en el lado de la red, conducir a través de un transformador óptico o de pulso que no sea de cruce a cero o lo que sea, y descansar en el voltaje que desee. Aún necesita obtener la unidad de compuerta FET, pero la alimentación resistiva de la red estará bien. El diodo de media onda carga la tapa de la unidad de compuerta FET cuando la polaridad de la red es correcta.

Como siempre: SI no hay un aislamiento formal entre su circuito principal y el interruptor de red, TODOS sus circuitos deben considerarse con tensión de red en todo momento. Esto se aplica incluso si considera que el circuito DEBE estar en el lado "frío" de la red eléctrica en todo momento.