O SCR neste circuito explodiu - por quê?

Algumas de nossas placas possuem um SCR danificado. Acabei de testemunhar hoje pessoalmente. O SCR realmente explodiu ao ligar. Uma parte de seu material de embalagem voou junto com um som explosivo. O corpo morto resultante do SCR é mostrado aqui:

Eu tenho algumas perguntas sobre o circuito:

Q1 ( S6020L ) é o SCR em questão. É classificado como 600V, 20A. A entrada CA é 220V. O que eu fiz é:

1. Remova a CA / energia.
2. Quitação C5
3. Ligar. No mesmo momento, o primeiro trimestre explodiu em pedaços.

Se o SCR for ativado quando o sinal AC retificado estiver próximo ao pico e a tensão em C5 estiver próxima de zero, eu imagino que haja uma enorme corrente de energização para carregar o grande capacitor.

As perguntas que estou tendo são:

1. Como calculo a magnitude e a duração dessa corrente de irrupção.
2. Essa corrente de irrupção excede a especificação desse SCR específico?

A ponte de retificação, GBJ2006 , não está danificada neste caso.

Nós produzimos e vendemos algumas centenas de placas. Houve algumas ocorrências desse problema. Eu estou querendo saber se devemos mudar de alguma forma o design (eu não sou um cara de hardware).

O SCR em questão não é realmente da Littelfuse, mas corresponde ao S6020L na especificação, como ouvi do nosso designer de hardware. Não tenho idéia de que fabricante é e estou tentando determinar se é um problema de design ou um problema de qualidade da peça.

O MCU (não está no esquema anexado) vê o sinal SYNC e aciona o SCR em momentos apropriados para aumentar a tensão em C5. Dessa forma, a corrente de irrupção seria reduzida consideravelmente. O problema é que, antes que meu software assuma o controle, pode haver uma falha que aciona o MOC3052M ao ser ligado. Isso é uma coisa única e depois disso o software assume o controle total. Estou com dúvidas sobre a qualidade da peça SCR, porque essa corrente de irrupção não é repetitiva. O momento em que testemunhei a explosão do SCR está sem carga e logo após ligar o interruptor. Eu sei que a solução óbvia é se livrar da falha; no entanto, eu só quero saber se esta parte está com defeito.

O HV_Bus (C5) está conectado a um motor de 1,25 HP, cujo outro terminal está conectado a um MOSFET. O MCU liga e desliga o MOSFET com um sinal PWM e o C5 é descarregado com essa carga. Quando o sinal PWM está ativo, o MCU aciona o SCR com uma frequência de 2kHz e mantém o C5 carregado.

Riscos da rede elétrica:

A única limitação segura da corrente é o seu estrangulamento de modo comum e sua fiação interna.

O S6020L (se o seu SCR realmente corresponder às especificações ) é capaz de um pulso único de 0,01seg e 255A à temperatura ambiente. Portanto, se sua bobina de fiação + CM for menor que em torno de um ohm (e não será), não há garantia de que você não excederá as especificações máximas (e deve-se observar que você realmente deve ficar razoavelmente longe disso) - tempo de pulso nos limites de temperatura ambiente - pode ser mais quente que a temperatura ambiente e surtos repetitivos podem acabar com o SCR).

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Se isso não acontecer, talvez você possa alterar o opto-triac para um que possua detecção de cruzamento zero integrada (por exemplo, MOC3063 ), mas eu não olhei com cuidado para ver se isso funcionará com a configuração do diodo; talvez seja necessário colocar um resistor em C1, por exemplo.

Você provavelmente precisa de um gatilho de cruzamento zero para o SCR

O MOC3052 é um cruzamento diferente de zero e você pode acioná-lo em qualquer lugar do ciclo da rede elétrica. Faça isso perto do pico do ciclo com uma tampa descarregada e você espera obter o que está recebendo.

Você pode obter isoladores de cruzamento zero na mesma série que representam uma queda no substituto do MOC3052.

por exemplo, o MOC3063 parece mais do que adequado - 600V Vmáx (igual ao MOC3052) e 5 mA maq acionam a corrente contra 10 mA. Uma correspondência mais próxima poderá ser encontrada, se desejado.

Se você acionar o SCR no cruzamento zero, o SCR encaminhará a conduta quando V_DC_Rectified exceder V_C5 e tiver zero corrente de irrupção inicial.

D1 provavelmente não é necessário.
Se eu estivesse realmente implementando isso, examinaria as folhas de dados relevantes para garantir que todas as polaridades e tensões estivessem bem o tempo todo, mas parece que está bem à primeira vista.

Parece que você analisou bem o problema. Você tem um dispositivo que está claramente falhando devido ao superaquecimento, e o único caminho óbvio para a corrente fluir através do SCR é do retificador para o C5.

Você tem algumas opções. Uma é usar um SCR maior, como você sugere. Infelizmente, a corrente no SCR nesse caso será difícil de prever, porque você não conhece a impedância da sua fonte.

Como uma questão mais profunda, no entanto, não tenho certeza do que esse SCR está fazendo neste circuito. Parece que pode ser uma pré-carga, mas não existe um caminho real de pré-carga. Uma opção melhor pode ser colocar um resistor em torno desse SCR e atrasar o disparo por algum período após a inicialização. Você só precisa atrasar talvez três constantes de tempo (R do seu novo resistor multiplicado por 560 uF); portanto, se você souber qual é o atraso de disparo do circuito existente, poderá selecionar R adequadamente.

Acredito que o problema é que você está aplicando um terra "não isolado" ao condutor inferior do SCR, aplicando toda a tensão no SCR, fazendo com que uma corrente enorme flua através dele, causando superaquecimento e explosão! Provavelmente é o motor que não está isolado, o quente e o neutro invertidos, etc.

O problema é C1, quando o sistema está ligado, C1 fornece tensão "+" ao portão por um tempo, quando o ânodo está ligado a V _CC e C5 é inicialmente curto-circuito, o cátodo é aterrado, e é por isso que o SCR explode, sugiro eliminar C1.