ตรวจสอบวงจร Triac

ฉันกำลังออกแบบอุปกรณ์เพื่อสลับอุปกรณ์ทำความร้อนซึ่งขับเคลื่อนโดยไฟเมน ฉันได้ทำการวิจัยค่อนข้างมากและรู้ว่ามีข้อมูลมากมายอยู่ที่นั่น แต่เมื่อฉันจัดการกับ AC ที่อาจถึงตายได้ฉันต้องการตรวจสอบการออกแบบของฉันก่อนสั่ง PCB นี่เป็นครั้งแรกที่ฉันทำงานกับไฟดังนั้นโปรดคิดว่าฉันไม่รู้อะไรเลย :)

ที่ต้องการ:

• สลับโหลดอุปกรณ์ทำความร้อน (= ตัวต้านทาน) สูงสุด 1,000W
• เข้ากันได้กับ 110-240V, 50 และ 60hz
• ขับเคลื่อนด้วย 5v MCU (ATMega328)
• ไม่จำเป็นต้องผ่านข้อบังคับอื่น ๆ แต่ต้องปลอดภัยอย่างแน่นอน
• แก้ไข: อัตราการเปลี่ยนประมาณทุกๆ 5 วินาที

นี่คือแผนผัง:

หมายเหตุ:

• D8 เป็นพิน MCU
• ตัวต้านทานระหว่างออปโตคัปเปลอร์และไตรแอคคือ 1 / 4W ผ่านตัวต้านทานแบบรูและตัวอื่น ๆ 0603
• 5A ฟิวส์เป่าเร็ว
• ตัวต้านทาน 330 ตัวในซีรีย์ทั้งสองนั้นช่วยให้ BOM ง่ายขึ้น
• triac สวิตช์ไฟกลาง

คำถาม:

• ก่อนอื่น: มีอะไรที่นี่ที่ฉันไม่ได้รับหรือมองข้าม?
• ฮีทซิงค์บน Triac นั้นไม่ค่อยชัดเจนสำหรับฉัน ฉันคำนวณมูลค่าสูงสุดที่ 10C / W ได้หรือไม่ การคำนวณของฉันคือ: (อุณหภูมิสูงสุด - อุณหภูมิห้อง) / (สูงสุดบนแรงดันไฟฟ้าบนเวที * (แอมป์ / มิลลิวินาที)) - ทางแยกไปยังฐานต้านทานเหล่านั้น ( (110-25)/(1.65*(1000/230))-1.5 = ~10.35) นี่หมายความว่า triac จะอยู่ที่ 110c ตลอดเวลาดูเหมือนจะสูงไปหน่อยสำหรับฉันหรือไม่ .. โดยอุดมคติแล้วฉันจะมีฮีทซิงค์ขนาดเล็กกว่า แต่ฉันหวังว่านี่จะผิด :)
• optocoupler เป็นระยะสุ่ม เฟสนี้สำคัญสำหรับไฟเฟด ฯลฯ เท่านั้นใช่มั้ย เฟสสำคัญสำหรับอุปกรณ์ทำความร้อนหรือไม่?
• จำเป็นต้องมีวงจร snubber หรือไม่? จากสิ่งที่ฉันเข้าใจนี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับโหลดอุปนัยเท่านั้น
• วงจรนี้ส่วนใหญ่อยู่ที่ด้านล่างของบอร์ด 2 ชั้น 1.6 มม. ที่มีส่วนประกอบอื่น ๆ อยู่ห่างออกไป 4 มม. ด้านบน จากสิ่งที่ฉันเข้าใจระยะทาง creepage ควรเป็นขั้นต่ำ 6 มม. แต่มันเหมือนกับบอร์ดระหว่างหรือไม่

ฉันจำเป็นต้องสั่งซื้อชิ้นส่วนต่อไปดังนั้นหากคุณมีข้อเสนอแนะสำหรับการเปลี่ยนส่วนประกอบที่ไม่เป็นไร

แผ่นข้อมูล:

• Optocoupler (MOC3023M): http://www.farnell.com/datatab/94947.pdf
• Triac (BT138-600): http://www.farnell.com/datatab/1651175.pdf

เคล็ดลับหรือลูกเล่นอื่น ๆ ก็น่ายินดีเช่นกัน!

UPDATE

หลังจากเคล็ดลับที่นี่ฉันเปลี่ยนฟิวส์เป็นสด (ดูเหมือนชัดเจนตอนนี้ .. ) และเพิ่ม snubbers ปรับปรุงแผนผัง:

1. มันอาจจะปลอดภัยกว่าที่จะมีไดรฟ์ D8 MOSFET ขนาดเล็กเพื่อควบคุมโฟโตไดโอดแทนการพึ่งพาความสามารถในการหาแหล่งกระแสของ GPIO pin เอง คุณควรให้ข้อมูลมากกว่า 5mA ขั้นต่ำที่อ้างถึงโดยแผ่นข้อมูล

2. ฟิวส์ควรอยู่ในสายเสมอ - ไม่ควรอยู่กลางเท่านั้น (การหลอมทั้งสองอย่างนั้นใช้ได้) ถ้าคุณหลอมรวมความเป็นกลางคุณยังมีเส้นทางจากบรรทัดหนึ่งไปยังอีกโลกหนึ่งเนื่องจากในเขตอำนาจศาลส่วนใหญ่ความเป็นกลางจะลงดินที่ไหนสักแห่ง อันตรายและอาจถึงตาย

3. โหลดฮีตเตอร์ของคุณมีแนวโน้มที่จะเหนี่ยวนำโดยธรรมชาติดังนั้นคุณควรพิจารณารูปแบบประตูตัวต้านทาน - ตัวเก็บประจุ - ตัวต้านทาน - ตัวต้านทานที่แสดงในหน้า 6 ของแผ่นข้อมูลเพื่อลดขนาดของประตู คุณไม่สามารถเติมตัวเก็บประจุได้ในภายหลังหากคุณไม่ต้องการ

4. อุปกรณ์ (ไม่มีฮีทซิงค์) มีความต้านทานต่อการแยก 60K / W เนื่องจากเครื่องทำความร้อน 1000W ของคุณจะดึงกระแส 4.34A ประมาณ 4.34A เมื่อ triac กำลังทำงานที่ 230VAC ที่ ~ 7W - ที่ 100VAC เหมือน 16.5A คุณจะต้องมีชุดระบายความร้อนแน่นอน :)

ฉันใส่คำตอบนี้เป็นความคิดเห็นของฉันดูเหมือนจะถูกฝังอยู่ในรายการ

ทำไมคุณถึงเปลี่ยน (และหลอมรวม) ที่เป็นกลาง? นั่นไม่ปลอดภัย เครื่องทำความร้อนของคุณจะมีแรงดันไฟหลักแม้ในขณะที่ 'ปิด'

เพิ่มสวิตช์เชิงกลบนฟีดหลักลงไปทั้งหมดคุณจึงมั่นใจได้ว่าทุกอย่างเปิดหรือปิดอยู่

ตามแนวเดียวกันเหล่านั้นเส้นทางกราวด์บนด้านแรงดันต่ำควรมีความแข็งกับสายไฟหลัก ลองนึกภาพว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้ามีเศษลวดหลงทางหรืออะไรก็ตามที่หยดลงในออปโตโซเลเตอร์ ปลอดภัยหรือไม่ หรือวางด้านแรงดันไฟฟ้าต่ำของคุณที่มีศักยภาพไฟ? คุณต้องการให้มันล้มเหลวอย่างปลอดภัยโดยการเป่าฟิวส์

แนะนำให้ใช้ snubber ด้วยเหตุผลหลายประการ

• ลดความกว้างของแรงดันไฟฟ้าจากการเหนี่ยวนำปรสิตสลับ (ออก) สิ่งนี้จะช่วยลดความเครียดแรงดันไฟฟ้าในระดับสลายของ Triac เมื่อใดก็ตามที่คุณสลับสายยาวคุณกำลังเปลี่ยนการเหนี่ยวนำ OPto มีการออกแบบ snubber ที่แนะนำ ใช้หนึ่งอย่างเช่น Triac

• ลดการขัดขวางของสาย dv / dt โดยใช้การเหนี่ยวนำเส้นและฝา snubber เพื่อป้องกันการทริกเกอร์ triac ที่ผิดพลาด

ไม่มีปัญหาในการขับรถทั้งไฟ LED และ IR LED พร้อมกันเนื่องจาก MCU จะมาหรือจม 20mA และ Opto ต้องการเพียง 10mA เพื่อเปลี่ยนได้อย่างน่าเชื่อถือ

อย่างไรก็ตามไม่จำเป็นต้องขับ LED ในแบบขนานเมื่อคุณใช้ตัวควบคุม 5V

- Drop voltage in the MCU driver is ~0.6V at 10mA and **~0.8V@20mA** ( hint search thru the pdf for VOH ) 
- drop voltage for "most" RED LEDs is ~1.3V @10mA, ~1.4V@20mA
- drop voltage for the IR LED used in the Opto is 1.2V @10mA and 1.3V @ 20mA
- so choose your drive current 10 ~ 20mA, add up the drops and choose a single R instead of 3 x 330.
- e.g.add up all drops above,  **0.8 + 1.4 + 1.3 + 20mA*Rs = 5V**  
- thus Rs = 1.5/20mA = **75 ohm**  ( 30mW)
- or   0.6 + 1.3 + 1.2 + 10mA*Rs = 5V   or Rs  = 1.9/10mA = **190 Ohm** ( 19mW)

รักษา >> ช่องว่างความปลอดภัย 5 มม. ระหว่างแทร็ก AC และ DC ทั้งหมดที่ใช้โดย Optocoupler

5V ของคุณลอยหรือต่อกับ AC หรือไม่? ไม่จำเป็นต้องใช้. แต่สำหรับอีเอ็มไอ reawsons คุณอาจต้องการตัวกรองสัญญาณเพื่อป้องกันไม่ให้เข้าไปในสัญญาณเซ็นเซอร์ MCU ของคุณบนสายอินพุต AC พร้อมตัวกรอง LC และอาจมีฝาครอบ AC ขนาดเล็กจาก DC ถึงพื้น AC คุณไม่ต้องการให้เตาอบของคุณเปลี่ยนเป็นสัญญาณ MCU ของคุณ ลูกปัดเฟอร์ไรต์บางครั้งใช้บนเส้นสลับ

หาก Rth ja ทั้งหมดเท่ากับ 10'W หมายความว่า triac จะมีรสชาติ 110'C เมื่อทำงานหลังจากค่าความร้อนคงที่ซึ่งขึ้นอยู่กับมวลและความเร็วลม ฉันขอแนะนำให้ใกล้กับ 5 'C / W สำหรับฮีทซิงค์ของคุณและเพิ่ม Rj-c ของ triac เพื่อรับความต้านทานต่อความร้อน ใช้จาระบีเล็กน้อยกับฮีทซิงค์เล็ก ๆ

ฉันกำลังออกแบบวงจรที่คล้ายกัน

สิ่งเดียวที่ขาดหายไปจากวงจรนี้คือ transil เพื่อป้องกัน triac จากแรงดันไฟเกินดังนั้นจึงไม่ได้รับความเสียหายจากการเปลี่ยนแปลงภายนอก

ดู - http://www.st.com/st-web-ui/static/active/cn/resource/technical/document/application_note/CD00022856.pdf

มันอาจเป็นไปได้ที่จะใช้ MOV แต่มันดูหรูหรามากขึ้น