Oi pessoal,
Voltando um pouquinho no tempo, fomos fazer um teste no super CNC do mestre Lolata para aprovar as alterações que foram feitas no Smile para que os fets não insistam mais em queimarem. Mal se passaram 5 minutos de teste e os fets já aprontaram: queimaram novamente
Não vi outra opção senão desmontar o circo, enviar um email para o pessoal enviar os Smiles à bat-caverna e aprofundar no que poderia estar acontecendo.
Todos os fets estavam devidamente polarizados, chaveando biito, biito. Se não estavam trabalhando na região linear, não deveria ser problema de corrente. Se não é corrente, deve ser tensão... Será???
Sir Jorge, um dos 4 cavaleiros da armadura reluzente, tempos atrás comentou que um componente queima muito mais fácil por tensão acima do limite do que a corrente. Esta última pode ultrapassar em muito o limite, desde que esteja devidamente refrigerada. Quanto à tensão, "basta um único pulso acima do limite para queimar o componente". Sábias palavras
E na prática, isso pode ter fundamento na queima de tantos fets?
Raramente fiquei pálido tantas vezes e com tantas incertezas.
Primeiro susto: O Smile usa o famoso IRF-640, que aceita tensão máxima de 200V entre o dreno e o source. A tensão da fonte era de 80V~85V. 200V é quase 3 vezes esta tensão, muito longe para ser ultrapassada, né? O Astolfo (que é como chamamos carinhosamente o osciloscópio lá de casa) mostrava picos de mais de 240V
Sério, quase caí da cadeira! Demorou quase um século para conseguir fechar a boca
Nem precisa dizer que desliguei tudo rapidinho antes que torrasse tudo
De onde vem esta tensão toda vitaminada?
Fui aumentando a tensão da fonte do PC até que o pico ficasse abaixo de 200V. Devia ser em torno de 60V, eu acho. Entre uma análise e outra, fico pensando POR QUE um chopper funciona? Quero dizer, um L297, um dos controladores de chopper mais conhecidos, normalmente usa um fet cuja tensão limite fica entre 80V e 100V, e o pessoal costuma usar uma fonte em torno de 40V. POR QUE O FET NÃO QUEIMA? Deveria haver uma enchurrada de fets queimados, e não me lembrava de ter ouvido este fenômeno.
Procura daqui, procura dali e reparo que esta tensão só acontece quando o fet do chopper deixa de conduzir. Como o enrolamento do motor é basicamente uma indutância, ele tenta manter a corrente constante. Como o circuito é aberto aberto pelo fet quando deixa de conduzir (dezenas de milhares de vezes por segundo), ele gera um pico de tensão extremamente alto. É o mesmo funcionamento de um trafinho que dá choque só com uma pilha de 1,5V. Começa a fazer sentido...
Após queimar alguns neurônios (eram raros os que ainda estavam vivos), resolvi ligar para o Sir Jorge. E tome aulas e mais aulas de tudo que tem a ver com esta questão. Ô sapiência
Voltando, como se resolve isso? Evitando que a tensão suba tão alto ou limitando este pico. Nada melhor do que uma proteção para fazer isso, e esta proteção tem alguns nomes: Snubber e TransZorb.
Até onde consegui entender, o snubber armazena a energia que o indutor libera na abertura do fet e a solta aos poucos. Tentei diversos valores de componentes no snubber do Smile, sem grandes diferenças. Pelo sim, pelo não, o circuito do snubber permaneceu com os mesmos componentes. Um dia ainda vou voltar a esta questão. A solução final ficou tão bacana (tchan, tchan, tchan, tchaaaaaan) que este circuito deve cair fora.
Já o TransZorb é um diodo zener com músculos em excesso
Assim que a tensão passa da tensão do zener ele passa a conduzir uma determinada corrente para que esta tensão seja "domada". Legal, vamos fazer uns testes.
Diversos TransZorbs foram colocados em série até chegar em 190V e estes em anti-paralelo com o fet. Resultado: o pico ultrapassa um pouco os 190V. Outros foram colocados em série para chegar em 180V. Também ultrapassa um pouco, mas fica mais longe dos 200V do que a combinação anterior. Tou vendo luz no fim do túnel
Quando a tensão da fonte foi ajustada para 100V (limite do Smile) os bichos quase ferveram
Como a tensão do outro extremo do enrolamento quando o fet não conduz é o dobro da tensão da fonte, os TransZorbs tiveram que engolir na marra 20V (2*100V-180V), e nem era de pico, era durante o tempo que o fet não está conduzindo. Tinha uma luz, sim... Só que era o trem...
Fazer o que... Voltemos à combinação de 190V. Conforme a tensão da fonte era ajustada para perto de 100V, a tensão do pico tendia a subir, levando cada vez mais energia. Esta energia fazia com que o pico passasse de 200V (era algo em torno de 205V). Por um período extremamente curto (uns 5ns~10ns), mas passava.
Depois de outras ligações para o Sir Jorge, ele disse as palavras que menos queria ouvir: "Das duas, uma: ou você abaixa a tensão máxima permitida pelo Smile (100V) ou troca todos os fet por outros que aceitem mais tensão do que os 200V do IRF640". Não queria adotar a primeira opção por querer um dia que a solução Smile eliminasse totalmente o transformador da fonte, retificando e filtrando a tensão da rede.Já na segunda opção, tínhamos acabado de fazer umas compras grandes na Santa Ifigênia, e estávamos abarrotados de fets. Trocar TUDO? TODOS ELES??? Como todo remédio amargo, confesso que esta solução foi difícil de engolir (suspiro)... E foi um tal de tampar o nariz para não sentir o cheiro do remédio.
Como dizia uma amiga minha, "para cada problema existem pelo menos 2 soluções". Das duas que o Sir Jorge deu, a única que poderíamos chamar de solução era a substituição dos fets. Iríamos perder um monte de componentes e gastaríamos a maior grana para repor tudo por componentes mais caros que o IRF-640 (nem sabia qual seria o substituto). Se é prá resolver de verdade, respiremos fundo e vamos resolver
Abraços,
Rudolf
