Triac-Schaltung durchgebrannt

[Christoph (christoph13524)]

Hallo! Ich habe mich zum ersten Mal an eine Triacschaltung gewagt; das 
Ergebnis war jedoch eine rauchende Komponente und bitte nun um Hilfe bei 
der Problemfindung.

Auf meiner Platine habe ich einen ESP32, der den Triac-Treiber (U8) 
ansteuert. Als Triac verwende ich den QJ6016LH4TP (Q1). Der Varistor 
(RV2) dient als Überspannungsschutz für den Triac. Damit will ich eine 
Heizung (230VAC, 1700W) schalten. (Ich habe zweimal diese identische 
Schaltung auf der Platine, wie man im 3D-CAD sehen kann).

Ich hatte die Heizung an der Platine angeschlossen gehabt und die 
Platine das erste Mal eingeschalten. Das SIGNAL-ESP32 
(Treiber-Ansteuerung) sollte zu diesem Zeitpunkt auf GND gewesen sein. 
Direkt kam Rauch aus RV2 und habe es wieder schnell ausgeschalten.

Ich habe RV2 ausgelötet und messe 3,5 Ohm; also durchgebrannt. Bin mir 
unsicher ob Q1 oder noch weitere Komponenten beschädigt wurden. Die 
1700W Heizung war nach dem Durchbrennen von RV2 leicht warm, da dann 
anscheinend Strom durch RV2 geflossen ist.

Bei der zweiten identischen Triac-Schaltung hatte ich beim Einschalten 
keine Heizung angehängt gehabt --> RV3 hat dort deswegen anscheinend 
überlebt (bzw. nicht durchgebrannt).

Ich habe den Schaltplan anhand einiger Referenzen nachgebaut, bin mir 
aber unsicher ob R56 & R57 richtig sind und welchen Nutzen diese haben. 
Oder ist das der Fehler? Außerdem habe ich den Schaltplan im 
Falstad-Simulator nachgebaut (mit und ohne R56 & R57) und erkenne keinen 
Fehler.

Ich denke, dass ich einfach einen großen Fehler in der Schaltung gemacht 
habe - vielleicht kann mir jemand weiterhelfen.

[H. H. (hhinz)]

Christoph schrieb:
> Ich denke, dass ich einfach einen großen Fehler in der Schaltung gemacht
> habe -

Ich sehe keinen.

Woher hast du die Varistoren? Zeig mal ein Foto davon.

[Christoph (christoph13524)]

Hier zwei Fotos - der kleine schwarze Fleck ist anscheinend die 
Brandstelle. Ich konnte nicht 100% sehen, von wo der Rauch kam, da die 
Platine eingebaut war und ich schnell ausgeschalten habe. Aber auch am 
Triac nebenbei sieht man auch, dass es aus dem Varistor gebrannt haben 
muss.

Die Platine habe ich bei JLCPCB fertigen lassen. Hier ein Link zum 
Varistor: https://jlcpcb.com/partdetail/COV-07D431K/C317764

Ich habe noch ein zweites Board zum testen bzw. auch die zweite 
identische Triac-Schaltung auf der kaputten Platine. Natürlich kann man 
einen einfachen Bauteilfehler nicht ausschließen.

[H. H. (hhinz)]

Leider kann man die Beschriftung des MOV nicht lesen.

So richtig schützen kann der übrigens Triac und Optotriac eh nicht, das 
müssten schon 800V Typen sein.

[Christoph (christoph13524)]

Gerade nachgeschaut und am RV2 steht:

ZNP
07D180K
D8D

Das Modell 07D180K ist jedoch falsch --> es sollte 07D431K sein.
07D180K hat nur eine Varistor-Spannung von 18V...

Mit beiden Platinen habe ich 4x dieser 07D431K Varistoren verbaut. 3 von 
4 sind 07D431K und 1x 07D180K. Unglaublich wie dieser Fehler bei JLCPCB 
passieren konnte.

Aber der Triac oder sonstige Komponenten haben dann - nehme ich an - 
keinen Schaden genommen, da der Strom nur über den RV2 geflossen ist. 
Somit sollte ich das Bauteil bedenkenlos austauschen können (?).

Kann mir noch wer erklären wofür es R56 und R57 eventuell braucht? Die 
meisten Triac-Schaltungen sind ohne dieser zusätzlichen Widerstände. Ich 
konnte bis jetzt keine Erklärung finden.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Christoph schrieb:
> Kann mir noch wer erklären wofür es R56 und R57 eventuell braucht?

Die ersetzen R10 und R12, wenn Du den Schukostecker umgekehrt in die 
Steckdose steckst.

Schau mal auf die Spannungsfestigkeit der SMD Widerstaende. Koennten nur 
150...200V sein.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Falls das Gate durchbricht, kann es zum oberen oder unteren Anschluss 
durchbrechen. Wenn auf einer Seite nur der Widerstand ist, kann der OK 
heftig platzen. So gehen im Halbleiterdurchschuss nur maximal 2A durch 
den OK in beiden Faellen.

[H. H. (hhinz)]

Christoph schrieb:
> Somit sollte ich das Bauteil bedenkenlos austauschen können (?).

Ja.


> Kann mir noch wer erklären wofür es R56 und R57 eventuell braucht? Die
> meisten Triac-Schaltungen sind ohne dieser zusätzlichen Widerstände.

Die verbessern die Störfestigkeit der Schaltung.


P.S.: Dieters Geschwurbel einfach ignorieren.

[Christoph (christoph13524)]

H. H. schrieb:
> Die verbessern die Störfestigkeit der Schaltung.

Super, besten Dank - wieder was gelernt! Und vor allem den Hinweis, das 
Bauteil selbst unter die Lupe zu nehmen. Das wäre wahrscheinlich das 
Allerletzte, was ich gemacht hätte.

Dieter D. schrieb:
> Schau mal auf die Spannungsfestigkeit der SMD Widerstaende. Koennten nur
> 150...200V sein.

Sind auch nur 200V Widerstände - deswegen 2x in Serie.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Christoph schrieb:
> Kann mir noch wer erklären wofür es R56 und R57 eventuell braucht? Die
> meisten Triac-Schaltungen sind ohne dieser zusätzlichen Widerstände.

Nee, das ist die Standarschaltung aus dem Datenblatt, siehe Anhang. Bei 
Dir auf je zwei aufgeteilt, vmtl. wegen der Spannungsfestigkeit.

Christoph schrieb:
>> Schau mal auf die Spannungsfestigkeit der SMD Widerstaende. Koennten nur
>> 150...200V sein.
> Sind auch nur 200V Widerstände - deswegen 2x in Serie.

Immer noch mit sehr wenig Reserve.

Beachte die Verlustleistung am Triac, mit 1700 Watt / 7,5 Ampere musst 
Du an die 10 Watt Wärme abführen! In einem ähnlichen Aufbau habe ich 
meinen Triac auf einen Fingerkühlkörper gesetzt und wegen ungünstiger 
Einbausituation mit einem Temperaturfühler versehen.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/340760/LTP_B_1200_70.jpg