オシロスコープを接続する間違いから学ぶのを助ける

PWM信号でランプを暗くするためにこの回路を構築しました。MOSFETが非常に熱くなる問題がありました。そのため、MOSFETのゲートで何が起こっているのか知りたいと思いました。

PWM信号をオフにし、マルチメーターでを12Vとして測定しました。これで、接続した小さなUSBオシロスコープ（定格20V）で波形を見ることができると確信しました。Bammm、ライトが消えて、レンガ造りのオシロスコープとそれに接続されたPCが残った。$V_{GS}$

私は自分のPCを壊すのはとても悲しいです。しかし、私はここにいるので、何がうまくいかなかったかを知らなければなりません。

ホットMOSFETの問題について：PWM周波数を非常に高くするコードにバグがあったことがわかりました。それが200Hzであることを確認すると、過熱が修正され、調光器は意図したとおりに動作しているように見えます。

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MOSFET：IXTQ40N50L2

オプトカプラー：ILQ2

示されている回路は、いかなる種類の絶縁もなしに接続されたAC電源です。マルチメータは主電源に対して「浮動」しているため、マルチメータを使用してVgsを測定することは安全です。

しかし、PCは浮いていません。PCには通常、ケースが接地されています。つまり、USBコネクタの金属シールドもPCケースを介して主電源に接地されています。

そのため、USBオシロスコープを主電源に接続された回路に接続することは、必然的に悲惨なことです。これが行われると、主電源電圧が電流をPCケースに（またはUSBデータラインに、どのプローブがリンクされているかによって異なります）押してグランドに戻します。

すべての主電源リンク回路は、フローティング機器で計測する必要があります。PCの代わりにラップトップを使用した場合、安全な側にいる可能性がありますが、ラップトップの周囲をすべて絶縁し、ラップトップが地面に対して本当に浮いていることを確認しない限り、安全ではありません。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

図1 a、b、c

回路は絶縁されていないため、回路の最終ラインは主電源電圧とともに動きます。

• 正の半サイクル（b）では、M2の底部は通常、中性電圧よりも約0.7 V高く保持されます。これは主電源のアースに接続されているため、アースより0.7 V高くなります。オシロスコープとPCは、ダイオードよりもアースへの抵抗経路が低いため、電流はダイオードではなくそれらを流れます。ケーブル抵抗が電流を制限するのに十分高い場合、機器は0.7 Vに耐えることができます。
• 負の半サイクル（c）では、M3の下部が-170 Vピークに引き下げられます（120 V電源の場合）。大電流が大地からの短絡を提供しているため、PC /オシロスコープのグランドから大電流が流れます。この電流は、おそらくそれが通過したPCB上のいくつかのグランドトレースを燃やしました。それらがなくなると、チップなどに電圧が印加され、それらも破壊されました。

難しいレッスンなので、よく学んでください。上記の説明のロジックを必ず理解してください。それができれば、多くの有料コースよりも機器の交換費用について多くを学んでいるでしょう。

EE.SEでは、主回路でオシロスコープを使用する問題が頻繁に発生するため、次のことが役立つ場合があります。

図1および2. Fluke Scopemeterおよびプローブセット。絶縁された「BNC」コネクタと、アースクリップリード（プローブの側面に差し込む）の黒いプラグを含むリードに注意してください。メーターには、露出した金属が挿入されるまで内部に接触しないPSUジャックが付属しています。光シリアルポートは、スコープの側面に表示されます。

図2のスコープメーターなどの機器は完全に絶縁されています。その結果、スコープのグランドは、図1の整流された負のラインを含む、調査対象の回路上の任意のポイントに接続できます。充電中であっても、デバイスは主電源から完全に絶縁されます。唯一の注意点は、付属のAおよびBチャネルプローブのアースクリップが2つの異なる電位に接続されていないことです。

近いが、災害。特に電源電圧回路が関係する場合、Webリソースを再確認する必要があります。Circuit-Labは、保証されたPCキラーと、可能な人殺しを公開したことを通知する必要があります。これらの高価なレッスンは、生き残った人たちによって決して忘れられません。
高速PWMがホットMOSfetを引き起こし、低速PWMが解決策であることを発見したことを称賛します。180K抵抗を10Kに減らす回路改訂もいくらか助けになります。200Hzの非常に遅いPWMのソリューション。また、まともな回避策です。ライン周波数の倍数である周波数の選択に注意してください-たとえば、240 Hzを選択します。ライン周波数は60 Hzです。興味深い光学効果が得られます。災害
を避けるためのこの回路の主な改訂次のように、PWMソースをMOSFETドライバーから完全に分離する 必要があります。コンポーネントの選択も慎重に行う必要があります。BR1の定格電圧は、ピークツーピークのライン電圧を簡単に取得する必要があります。また、ランプは動作温度に達するまで寒いときはサージ電流を必要とするため、かなりのヘッドルームでランプ電流を流すように定格する必要があります。ダイオードD1は、ほとんど電流を必要としないため、小さなダイオードでもかまいませんが、少なくともピークライン電圧の定格が必要です。ピークツーピークライン電圧の電圧定格を選択する方が安全です。
この回路をオシロスコープでプローブする「スコープキラーです。私が使用した「スコープ」は、PWMソース以外のこの回路のどの部分へのグランド接続（0V基準）にも耐えることができませんでした。USBオシロスコープに仕様書がある場合は、コモンモード電圧制限を注意深く見つけてください。これにより、入力回路の一部が故障する前に、入力回路がグランドからどれくらい離れているかがわかります。いくつかはほんの数ボルトです。この回路には、数百ボルトのコモンモード範囲が必要です。「スコープの0v基準が直接グランドに接続されていることを常に想定し、この回路のほとんどの部分がグランドに接続すると壮大な障害を引き起こすことを常に念頭に置いてください。

タングステンランプの温度上昇が3200°Cを超え、NTCが10：1の低温から高温の​​抵抗であるため、PWMパルスが低速または速すぎる場合、Ipkは電球の定格電流の10倍に達するか、大きな動的損失とFETを持つ可能性があることを理解してください抵抗があるRdsOnは、I ^ 2R = Pdで暖かくなることがあります

ラインとニュートラルにはラベルが付けられておらず、V +もV-も接地されていないことに注意してください。ただし、ニュートラルは少なくとも外部変圧器で接地されています。したがって、注意せずに、中性点からの2つのダイオード降下の代わりに、プローブグランドを整流ラインに接続することができます。

これには、差動ABモードで400vの定格の2つの10Mプローブが必要です。

あなたの命を救うためにあなたのPCが犠牲になったと考えてください。

補足として、このような測定は、いわゆる分離USBハブを使用して実行できます。

これにより、PC（通常は接地されており、触れても安全です）とUSBスコープなどのライブになる機器との間で数kVが可能になります。もちろん、あなたはまだ何をしているのかを知っている必要があります（たとえば、電源が切断され、すべてのHVキャップが放電されたときにのみスコープに触れます）。