Цепь затухания лампочки переменного тока - нагреваются резисторы!

Я строю схему для медленного появления (при включении) и медленного затухания (при выключении) двух светодиодных лампочек.

Схема работает, но два резистора по 100 Ом (см. рисунок) сильно нагреваются (на ощупь слишком горячие, но не дымят)

У меня были небольшие проблемы с его трассой. Я чушь с анализом переменного тока, и не очень хорошо с постоянным током. Я знаю опасности, которые я представляю, поэтому, помимо этого, я надеялся, что кто-нибудь сможет указать мне решение.

Я бы использовал колпачки подходящего размера вместо последовательной/параллельной конфигурации, но они лежали без дела. Кроме того, резисторы 100 Ом 10 Вт были лучшими, которые я мог найти в местном магазине радио.

По сути, я подошел к этому как к цепи постоянного тока, поскольку все, что находится за полумостовым выпрямительным диодом, является постоянным током со сглаживающими конденсаторами. Каждый конденсатор рассчитан на 63В. Я хорошо разбираюсь в обработке напряжения каждого конденсатора. Я начал с предположения (возможно, ошибочного), что параллельные лампочки будут эквивалентны примерно 1029 Ом, учитывая, что это стандартные бытовые лампочки мощностью 7 Вт с использованием закона Ома при 120 В постоянного тока. Затем рассчитал падение напряжения для двух резисторов по 100 Ом, которое должно составлять около 19,5 В при общей рассеиваемой мощности 1,9 Вт при токе 0,1 А в цепи. Тот факт, что два резистора по 10 Вт такие горячие, наводит меня на мысль, что я что-то здесь упускаю. Я полагал, что они превысят допустимую мощность во время начальной зарядки крышек, но остынут после того, как крышки будут заряжены. Что мне не хватает?

Кроме того, я должен добавить: как только напряжение на цоколях достигает ~ 40 В, лампочки начинают тускнеть и становятся ярче, пока уровень напряжения на цоколях не достигнет ~ 90 В. Для полной зарядки требуется около 10 секунд. Мой вопрос: какой должна быть рассеиваемая мощность на двух резисторах по 100 Ом перед диодом?

Лампочки здесь представлены резисторами. Я не видел базового светодиода на Partsim....введите описание изображения здесь

Любая помощь приветствуется. Спасибо!

Светодиоды не омические, они управляются током.
@Dampmaskin Это не светодиоды, а светодиодные лампочки на 110 В переменного тока.
Ток все еще течет через лампочки. Откуда лампочка взяла бы свой ток, если бы через резисторы ничего не текло?
Вам нужен симистор с фазовым управлением, который включает и выключает напряжение, а не линейный потенциометр с потерями. Но поскольку лампа имеет диапазон постоянного тока, она не будет затемнять, пока не опустится ниже своего диапазона регулирования и не будет определена как «диммируемая» для предотвращения внутренних токовых нагрузок.
@Dampmaskin Вы правы, но, как сказал Misunderstood, это светодиодные лампы, каждая со своей собственной выпрямительной схемой. Наверняка те (лампочка) имеют нагрузочное сопротивление.
Стабилизатор постоянного тока что делает с вашей мощностью I^2R? Капиш?
@TonyStewart.EEsince'75 Да, этот дизайн не идеален, но он действительно работает. Как только напряжение на цоколях достигает ~ 40 В, лампочки начинают тускнеть и становятся ярче, пока напряжение на цоколях не достигнет ~ 90 В. Для полной зарядки требуется около 10 секунд. Мой вопрос: какой должна быть рассеиваемая мощность на двух резисторах по 100 Ом перед диодом?
это означает, что падение напряжения примерно в 4 раза превышает выходное напряжение, поэтому при этом пороге потребляется в 4 раза больше мощности. Примерно так же эффективен, как лампа накаливания.
@TonyStewart.EEsince'75 Если выходное напряжение составляет 90 В, как падение напряжения в 4 раза? Это было бы намного выше, чем входное напряжение .....
порог, который я сказал ... Как только напряжение достигает ~ 40 В, часто в худшем случае нагрев составляет 50% или ~ 3 раза от этой нелинейной нагрузки или 3x 7 Вт = 21 Вт в худшем случае.
Вы также можете закоротить резисторы симистором или реле, когда лампы включены, или просто использовать радиатор большего размера.

Ответы (2)

Нетривиально вычислить мощность, рассеиваемую на резисторах. Входное напряжение составляет 120 В переменного тока с пиковым напряжением ~170 В.

При напряжении на конденсаторе 90 В падение на резисторах представляет собой усеченную синусоиду с пиком около 80 В.

Самый простой способ рассчитать рассеиваемую мощность — использовать бесплатный симулятор, такой как LTSpice.

Я изменил порядок диодов и резисторов, чтобы облегчить измерение напряжения, но это не повлияет на результаты.

Я использовал источник напряжения вместо конденсатора и резистора, чтобы ускорить симуляцию — для достижения 90 В понадобилась целая вечность.

Схема

На показанном графике синяя кривая — это входящий переменный ток, зеленая — напряжение на выходе диода, а красная кривая — мгновенная мощность каждого резистора, обратите внимание, что она достигает пика около 15 Вт.

Затем LTSpice усреднил график мощности, чтобы получить 2,9 Вт на каждый резистор.

Моделирование

Замечательно! Спасибо за это. Я проверю LTSpice. Выглядит как отличный симулятор. Ваши результаты не так уж далеки от того, что я вижу. Это все еще заставляет меня задаться вопросом, почему резисторы мощностью 10 Вт так сильно нагреваются. Я думаю, что при 1/4 их номинальной мощности они будут работать довольно прохладно.
Номинальная мощность — это максимальная мощность, которую вы можете безопасно рассеять в резисторе. Фактическая температура, которую он достигает, зависит от фактической мощности, которую вы рассеиваете, и количества тепла, которое резистор может потерять в результате проводимости, конвекции и излучения. Это две разные вещи.

Ответ Кевина Уайта — это САМЫЙ ответ, но вы не задумывались о том, что происходит, когда энергия пульсирует. Я бы сделал это как комментарий, но он слишком длинный.

Проблема в том, что при импульсном питании общая мощность возрастает очень быстро по мере того, как скважность импульсов снижается.

Рассмотрим резистор сопротивлением 1 Ом, на который подается постоянный ток напряжением 1 вольт. Средний ток 1 ампер. Мощность, рассеиваемая резистором, составляет 1 Вт, верно? Квадрат напряжения, деленный на сопротивление.

Теперь рассмотрим тот же резистор, питаемый от источника 10 вольт, который активен в течение 10% времени. Допустим, 1 секунда включена, 9 секунд выключена. Ток составляет 10 ампер в течение 1 секунды, ноль в течение 9 секунд, поэтому средний ток равен 1 ампер. Со мной до сих пор? Теперь посмотрите на мощность. Рассеиваемая мощность составляет 100 ватт за 1 секунду, ноль за 9, в среднем 10 ватт. Так, при том же среднем токе средняя импульсная мощность в 10 раз больше.

Примените это к своей схеме. С набором больших конденсаторов и соответствующим медленным ростом выходного напряжения ясно, что средний ток будет вести себя примерно так же, как ваши расчеты. Однако ток через резисторы 100 Ом, как показано на симуляции, представляет собой серию коротких импульсов, поэтому мощность, рассеиваемая резисторами, будет намного больше, чем можно было бы ожидать при анализе постоянного тока.

Цепь затухания лампочки переменного тока - нагреваются резисторы!
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v