Помогите научиться на ошибке подключать осциллограф

Показанная цепь представляет собой сеть переменного тока, подключенную без какой-либо изоляции. Измерение Vgs с помощью мультиметра безопасно, поскольку мультиметр «плавает» по отношению к питающей сети.

Но ПК не плавает. ПК обычно имеет заземленный корпус, то есть металлический экран на разъеме USB также заземлен на сетевую розетку через корпус ПК.

Таким образом, подключение USB-осциллографа к сетевой цепи неизбежно приведет к катастрофе. Когда это будет сделано, сетевое напряжение подаст ток в корпус ПК (или в линии передачи данных USB, в зависимости от того, какой датчик подключен), чтобы вернуться на землю.

Все цепи, подключенные к сети, должны быть оборудованы плавающим оборудованием. Вы могли бы быть в безопасности, если бы использовали ноутбук вместо ПК, но это также не так безопасно, если вы действительно не изолировали все вокруг ноутбука и не убедились, что ваш ноутбук действительно плавает относительно земли.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Рисунок 1 а, б и в.

Поскольку цепь не изолирована, нижняя линия вашей цепи перемещается вместе с сетевым напряжением.

• В положительные полупериоды (b) нижняя часть M2 обычно удерживается примерно на 0,7 В выше напряжения нейтрали. Поскольку он подключен к заземлению сети, это 0,7 В над землей. Поскольку осциллограф и ПК обеспечивают путь к земле с меньшим сопротивлением, чем диод, ток будет течь через них, а не через диод. Ваше оборудование может выдержать 0,7 В, если сопротивление кабеля достаточно велико для ограничения тока.
• В отрицательные полупериоды (c) нижняя часть M3 подтягивается к пику -170 В (если вы подключены к сети 120 В). Через землю ПК/осциллографа будет протекать большой ток, поскольку он обеспечивает короткое замыкание на землю. Этот ток, вероятно, сжег несколько дорожек заземления на печатных платах, через которые он проходил. Как только они исчезли, на микросхемы и т. д. подали бы напряжение, и они тоже были бы уничтожены.

Это трудный урок, так что усвойте его хорошо. Убедитесь, что вы понимаете логику объяснения выше. Если вы сможете это сделать, вы узнаете больше о стоимости замены вашего оборудования, чем многие на платных курсах.

Поскольку проблема использования осциллографов в сетевых цепях часто возникает на EE.SE, может помочь следующее.

Рис. 1 и 2. Осциллограф Fluke Scopemeter и набор зондов. Обратите внимание на изолированный разъем «BNC» и провода, включая черный штекер на проводе зажима заземления (который вставляется сбоку пробника). Измеритель поставляется с разъемом для блока питания, который не соприкасается с внутренними частями до тех пор, пока не будет вставлен открытый металл. Оптический последовательный порт виден сбоку прицела.

Такие инструменты, как осциллограф на рис. 2, полностью изолированы. В результате заземление прицела может быть подключено к любой точке исследуемой цепи, включая выпрямленную отрицательную линию на рис. 1. Даже во время зарядки устройство полностью изолировано от заземления сети. Единственное, на что следует обратить внимание, это то, что зажимы заземления прилагаемых щупов каналов A и B не подключены к двум разным потенциалам.

Так близко, но катастрофа. Веб-ресурсы должны быть перепроверены, особенно если речь идет о цепях сетевого напряжения. Circuit-Lab следует уведомить, что они опубликовали гарантированный убийцу ПК и, возможно, убийцу людей. Эти дорогие уроки никогда не забываются теми, кто выживает.
Престижность вам за то, что вы обнаружили, что быстрая ШИМ вызывает перегрев МОП-транзистора, а медленная ШИМ является решением. Пересмотр схемы, который уменьшает резистор 180K до 10K, также несколько поможет. Ваше решение очень медленного ШИМ 200 Гц. также является достойным обходным путем. Будьте осторожны при выборе частот, кратных частоте сети, например, при выборе 240 Гц. где частота сети 60 Гц. даст интересный оптический эффект.
Основной пересмотр этой схемы, чтобы избежать катастрофывключает в себя полную изоляцию источника ШИМ от драйвера MOSFET, например: Следует также позаботиться о тщательном выборе компонентов. BR1 должен быть рассчитан по напряжению, чтобы легко выдерживать пиковое линейное напряжение. Он также должен быть рассчитан на прохождение тока лампы со значительным запасом, поскольку лампам требуется импульсный ток в холодном состоянии, пока они не достигнут рабочей температуры. Диод D1 может быть небольшим диодом, потому что от него требуется небольшой ток, но он должен быть рассчитан как минимум на пиковое линейное напряжение. Было бы безопаснее выбрать номинальное напряжение, равное пиковому линейному напряжению.
Прощупайте эту цепь любым осциллографомявляется «убийцей масштабов». Ни один осциллограф, который я использовал, не мог выдержать его заземление (опорное значение 0 В), идущее к любой части этой цепи, кроме источника ШИМ. Если у вашего USB-осциллографа есть спецификация, внимательно найдите его предел синфазного напряжения . Это говорит вам, насколько далеко от земли может отклоняться его входная цепь, прежде чем какая-то ее часть выйдет из строя. Некоторые всего несколько вольт. Для этой схемы потребуются сотни вольт синфазного диапазона. Всегда предполагайте, что ссылка 0v ​​осциллографа подключена непосредственно к земле, и всегда имейте в виду, что большинство частей этой цепи при заземлении приведут к серьезному отказу.

Имейте в виду, что вольфрамовые лампы имеют большой нагрев >3200°C и NTC 10:1 сопротивление от холодного к горячему, таким образом, если импульсы ШИМ медленные или слишком быстрые, Ipk может достигать 10-кратного номинального тока лампы или иметь большие динамические потери и полевой транзистор. RdsOn с сопротивлением может нагреваться с I^2R=Pd

Обратите внимание, что линия и нейтраль не помечены , и ни V+, ни V- не заземлены, но мы знаем, что нейтраль по крайней мере заземлена на внешнем трансформаторе. Таким образом, вы можете без осторожности подключить землю зонда к выпрямленной линии вместо двух диодных падений от нейтрали.

Для этого требуются два щупа 10M, рассчитанные на 400 В в дифференциальном режиме AB.

Учтите, что ваш компьютер пожертвовал собой, чтобы спасти вашу жизнь.

Кстати, такие измерения можно проводить с помощью так называемых изолированных USB-концентраторов:

Они допускают несколько кВ между вашим ПК (который обычно заземлен и безопасен для прикосновения) и оборудованием, таким как USB-прицелы, которые могут оказаться под напряжением. Конечно, вы все равно должны знать, что вы делаете (например, прикасаться к прицелу только после отключения питания и разрядки всех высоковольтных конденсаторов).