Ayuda a aprender de un error al conectar un osciloscopio

El circuito que se muestra es la alimentación 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 caja con conexión a tierra, lo que significa que el blindaje metálico del conector USB también se conecta a tierra a la fuente de alimentación a través de la caja de la PC.

Como tal, la conexión del osciloscopio USB al circuito conectado a la red es inevitablemente desastrosa. Cuando se hace esto, el voltaje de la red de suministro de energía empujará la corriente hacia la caja de la PC (o hacia las líneas de datos USB, depende de qué sonda esté conectada) para que se devuelva a tierra.

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

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Figura 1 a, b y c.

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

• En semiciclos positivos (b), la parte inferior de M2 se mantendría normalmente a aproximadamente 0,7 V por encima del voltaje neutro. Dado que esto está conectado a la toma de tierra, eso es 0.7 V por encima de 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 a 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 arrastra a un pico de -170 V (si está en el suministro de 120 V). Una corriente alta fluirá desde la tierra de la PC / osciloscopio, ya que proporciona un cortocircuito desde la tierra. Esta corriente probablemente quemó varios rastros terrestres en los PCB con los que pasó. Una vez que se fueron, el voltaje se habría aplicado a los chips, etc., y también se destruyeron.

Es una lección difícil, así que aprende bien. Asegúrese de entender la lógica de la explicación anterior. Si puede hacer eso, habrá aprendido más por el costo de reemplazar su equipo que muchos de los cursos de pago.

Debido a que el problema de usar osciloscopios en los circuitos de red aparece frecuentemente en EE.SE, los siguientes pueden ser de ayuda.

Figura1y2.FlukeScopemeteryconjuntodesondas.Tengaencuentaelconector"BNC" aislado y los cables, incluido el enchufe negro en el cable de toma de tierra (que se conecta al lado de la sonda). El medidor viene con un conector PSU que no hace contacto con las partes internas hasta después de que se haya insertado el metal expuesto. Un puerto serie óptico es visible en el lado del alcance.

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

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

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

Esto requiere dos sondas 10M clasificadas para 400v en modo diferencial A-B.

Muy cerca, pero desastre. Los recursos web deben verificarse dos veces, especialmente cuando se trata de circuitos de voltaje de línea. Se debe notificar a Circuit-Lab que han publicado un PC-killer garantizado y un posible killer de personas. Estas lecciones costosas nunca son olvidadas por aquellos que sobreviven.
Felicitaciones a usted por descubrir que el PWM rápido causa un MOSfet caliente, y el 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 lento de 200Hz. También es un trabajo decente. Tenga cuidado al elegir las frecuencias que son múltiplos de la frecuencia de línea, por ejemplo, eligiendo 240 Hz. donde la frecuencia de línea es de 60 Hz. dará un efecto óptico interesante.
La revisión principal de este circuito para evitar desastres implica aislar completamente la fuente PWM del controlador MOSFET, de esta manera: Tambiénhayquetenercuidadodehacerlaeleccióndecomponentesconcuidado.BR1debetenerunatensiónnominalparatomarfácilmenteelvoltajedelíneapicoapico.Tambiéndebeclasificarseparapasarlacorrientedelalámparaconunespaciodecabezaconsiderable,yaquelaslámparasrequierenunacorrientedesobrecargacuandoestánfrías,hastaquealcanzanlatemperaturadefuncionamiento.EldiodoD1puedeserundiodopequeño,debidoaqueserequierepocacorriente,perodebeestarclasificadoparaalmenosunvoltajedelíneamáximo.Seríamásseguroelegirunaclasificacióndevoltajedevoltajedelíneapicoapico.
Probarestecircuitoconcualquierosciloscopioesun"asesino de alcance". El alcance de 'No' que he usado podría soportar su conexión a tierra (referencia 0v) yendo a cualquier parte de este circuito distinto de la fuente PWM. Si su osciloscopio USB tiene una hoja de especificaciones, busque cuidadosamente su límite de voltaje en modo común . Esto le indica a qué distancia del suelo puede desviarse su circuito de entrada antes de que falle alguna parte de él. Algunos son sólo unos pocos voltios. Este circuito requeriría cientos de voltios de rango de modo común. Siempre asuma 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 causarán un fallo espectacular cuando se conecte a tierra.

Considera que tu PC se sacrificó para salvar tu vida.

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

Esto permite varios kV entre su PC (que generalmente está conectada a tierra y es segura al tacto) y equipos como dispositivos USB que pueden activarse. Por supuesto, aún debes saber lo que estás haciendo (por ejemplo, solo toca el alcance cuando se desconecta la alimentación y se han descargado todos los límites de alta tensión).