MOSFETS em paralelo - Problema

[NataliaMendes]

Boa tarde! Estou fazendo um circuito que funciona como um dimmer para uma resistência muito poderosa (220V e 700W). A resistência deve ser ligada diretamente na rede AC. Segue abaixo meu circuito.

A Raspberry Pi irá mandar o pwm para controlar essa resistência. Na simulação, eu coloquei uma lâmpada, porém ela é muito mais fraca do que a resistência colocada "na vida real", então na simulação tudo ocorreu corretamente. Porém, ao montar o circuito e ligar, o MOSFET queimou em segundos (estou usando o IRF840, não o IRF830 como na simulação). Suas características são de 500V, 8.1A e 125W.
Para evitar esse problema, coloquei quatro transistores em paralelo. Porém, ao ligar, toda a corrente foi novamente para apenas um transistor e ele queimou. Coloquei três em paralelo novamente e pude perceber que apenas um esquentava, os outros não recebiam nada.
Alguém sabe me dizer onde está o erro? O que eu posso fazer para dividir igualmente a corrente para todos os transistores para não sobrecarregar somente um?
Obs: estou usando um cooler para refrigerar os transistores.

 

Obrigada desde já!

[Sérgio Lembo]

O que pretende controlar nesse PWM de 700W? temperatura?  Esse seu projeto tem vários buracos, vamos falar de cada um deles:

1 - Note que quando o duty for próximo ou igual a 100% não haverá tempo suficiente para que haja tensão suficiente na polarização do circuito. Seus transistores vão funcionar na região linear, daí o aquecimento excessivo. Quanto ao fato de apenas 1 estar recebendo a carga, isso confirma a minha suspeita. Os transistores mesmo que sendo do mesmo modelo não são iguais, sempre haverá 1 que tem o limiar de tensão mais baixo e começa a conduzir antes dos demais. Ao conduzir aniquila a tensão que entra no circuito, impedindo que os demais consigam atingir o limiar de condução. Caso insista em manter essa topologia, vai necessitar de uma fonte isolada de 12V x 50mA somente para o estágio de saída.

2 - Ficar chaveando 3A nos 220V da rede pública com elevado di/dt (o mosfet chaveia muito rápido) sem sincronismo com a rede vai provocar uma poluição eletromagnética conduzida e irradiada.

3 -O que pretende controlar nesse PWM de 700W? temperatura? Caso seja, a sugestão que vai abaixo é o circuito utilizado na indústria para esse tipo de aplicação. A característica do circuito é o comutação no zero grau de cada semi-ciclo da rede elétrica e a manutenção da comutação até o final deste. Como a rede elétrica possui 120 semiciclos / segundo, é em cima dessa característica que se monta o PWM. O período sobre o qual se montará isso deverá estar entre 100ms e 1000ms. Mesmo que 100ms pareçam pouco (cabem apenas 12 semiciclos nele) saiba que é possível controlar temperatura com variação <0,1ºC. Isso se deve ao fato do PWM do controlador não ser sincronizado com a rede. Nesse caso, com tempo de 100ms e duty de 50% o circuito de saída conduzirá entre 5 e 7 semiciclos completos de forma errática mas sempre na média de 6 semiciclos. Se o duty estiver em 52%  conduzirá entre 5 e 7 semiciclos completos de forma errática mas sempre na média de 6,24 semiciclos.a cada 10x o período selecionado.

adicionado 9 minutos depois

Para se ter o resultado do gráfico acima, é necessário uma função AND de zero grau para disparo com o ON do PWM. Para desligar, a passagem pelo zero sem que haja o ON do PWM. Quem sempre desliga na passagem pelo zero é o Tiristor/SCR/Triac, mas liga em qualquer momento. Precisamos então de algo que detecte a passagem pelo zero para obter a função acima. Existem opto-acopladores específicos para disparo de tiristor / triac que incorporam a função de detecção de zero grau. Colocando-se este dispositivo no lugar do opto utilizado no seu circuito e mais alguns resistores obtem-se a função desejada.

adicionado 30 minutos depois

adicionado 32 minutos depois

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/5041/MOTOROLA/MOC3061.html

 

 

adicionado 57 minutos depois

Nessa tensão e potência que declarou o triac vai dissipar uns 4W, será necessário um pequeno dissipador para não torrar.

[NataliaMendes]

Oi Sérgio! Muito obrigada por uma resposta tão completa, me ajudou demais!

A intenção é de controlar temperatura sim. Já havia visto alguns circuitos do zerocrossing, mas ao ver essa nova solução, optei por tentá-la. De qualquer forma, vou procurar mais informações sobre isso e vou tentar.

Muito obrigada pela explicação!