Softštartér (obmedzovač zapínacieho prúdu) pre striedavé a jednosmerné zaťaženie: 10 krokov

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:05

Nárazový prúd/Prepínanie pri zapnutí je maximálny okamžitý vstupný prúd odoberaný elektrickým zariadením pri prvom zapnutí. Nábehový prúd je oveľa vyšší ako prúd v ustálenom stave záťaže a to je zdrojom mnohých problémov, ako je spálenie poistky, porucha záťaže, zníženie životnosti záťaže, iskry na spínacích kontaktoch … atď. Nasledujúci obrázok zobrazuje jav zapínacieho prúdu zachytený na osciloskop Siglent SDS1104X-E. Dlhý hrot je jasný. V tomto článku som sa pokúsil vyriešiť tento problém jednoduchým, ale efektívnym riešením. Zaviedol som dva obvody pre striedavé aj jednosmerné zaťaženie.

Zásoby

Článok:

[1] DB107 Datasheet:

[2] BD139 Datasheet:

[3] DB107 schematický symbol a stopa plošných spojov:

[4] BD139 schematický symbol a stopa plošných spojov:

[5] CAD doplnky:

Krok 1: Nábehový prúd zachytený na SDS1104X-E DSO (režim jedného záberu)

AC Soft StarterFigure-1 zobrazuje schematický diagram zariadenia. P1 sa používa na pripojenie vstupu 220 V-AC a vypínača ON/OFF k obvodu. C1 sa používa na zníženie striedavého napätia. Hodnota C1 tiež určuje rýchlosť spracovania prúdu pre napájanie bez transformátora, ktoré má používať zvyšok obvodu. V tejto aplikácii bolo 470nF adekvátnych. R1 vybíja C1, aby sa zabránilo akémukoľvek nechcenému vysokonapäťovému šoku, keď používateľ odpojí zariadenie od elektrickej siete. R2 je odpor 1 W, ktorý sa používa na obmedzenie prúdu.

Krok 2: Obrázok 1, schematický diagram striedavého softštartéra

BR1 je mostíkový usmerňovač DB107-G [1], ktorý sa používa na konverziu striedavého napätia na jednosmerný prúd. C2 znižuje zvlnenie a R3 vybíja C2 pri vypnutí. Tiež poskytuje minimálne zaťaženie, aby udržalo usmernené napätie na rozumnej úrovni. R4 znižuje napätie a obmedzuje prúd pre zvyšok obvodu. D1 je 15V Zenerova dióda a používa sa na obmedzenie napätia pod 15V. C3, R5 a R6 budujú sieť časovačov pre relé. To znamená, že oneskorí aktiváciu relé. Hodnota R6 je zásadná, nemala by byť príliš nízka na to, aby príliš klesla napätie a nemala by byť ani príliš vysoká na zníženie času odozvy siete. 1 kB poskytol uspokojivú rýchlosť vybíjania pre relatívne vysokú rýchlosť prepínania ZAP/VYP. Vďaka mojim experimentom táto sieť poskytuje dostatočné oneskorenie a čas odozvy, samozrejme ich môžete voľne upravovať na základe svojich aplikácií.

Q1 je tranzistor NPN BD139 [2] na aktiváciu/deaktiváciu relé. D2 chráni Q1 pred spätnými prúdmi induktora relé. R7 je odpor série 5 W, ktorý obmedzuje zapínací prúd. Po krátkom oneskorení relé skratuje odpor a plný výkon sa aplikuje na záťaž. Hodnota R7 bola nastavená na 27R. Môžete ho upraviť v závislosti od zaťaženia alebo aplikácie.

Softštartér DC Obrázok 2 zobrazuje schematický diagram softštartéra DC. Jedná sa o jednoduchšiu verziu softštartéra AC s niekoľkými drobnými úpravami.

Krok 3: Obrázok 2, schematický diagram softstartéra DC

P1 slúži na pripojenie napájania 12 V a vypínača ON/OFF k doske. R2, R3 a C2 tvoria oneskorovaciu sieť pre relé. R4 je odpor obmedzujúci prúd. Rovnako ako pri softštartéri striedavého prúdu môžete ľubovoľne upravovať hodnoty siete oneskorenia a hodnoty R4 pre konkrétne zaťaženie alebo aplikáciu.

Rozloženie PCB Obrázok 3 zobrazuje rozloženie PCB softstartéra striedavého prúdu. Všetky balíky komponentov sú DIP. Doska je jednovrstvová a jej zostavenie je veľmi jednoduché.

Krok 4: Obrázok 3, Rozloženie DPS AC softštartéra

Obrázok 4 zobrazuje rozloženie DPS softštartéra DC. Rovnako ako vyššie, všetky balíky komponentov sú DIP a doska je jednovrstvová.

Krok 5: Obrázok 4, Rozloženie PCB softstartéra DC

Pri oboch návrhoch som použil schematické symboly SamacSys a stopy PCB. Konkrétne pre DB107 [3] a BD139 [4]. Tieto knižnice sú bezplatné a dodržiavajú priemyselné štandardy IPC. Použil som CAD softvér Altium Designer, takže som použil SamacSys Altium Plugin [5] (obrázok 5).

Krok 6: Obrázok 5, SamacSys Altium Plugin a použité komponentové knižnice

Obrázok 6 zobrazuje 3D pohľad na AC softštartér a obrázok 7 ukazuje 3D pohľad na DC softštartér.

Krok 7: Obrázok 6, 7: 3D pohľady z softštartérov AC a DC

Obrázok 8 zobrazuje zostavenú dosku softštartéra striedavého prúdu a obrázok 9 zobrazuje zostavený softštartér jednosmerného prúdu.

Krok 8: Obrázok 8, 9: Zostavený (prvý prototyp) DC a AC softštartéra

Schéma zapojenia Na obrázku 10 je schéma zapojenia striedavého softštartéra a na obrázku 11 je schéma zapojenia jednosmerného softštartéra.

Krok 9: Obrázok 10, 11: Schémy zapojenia softštartéra AC a DC

Kusovník

Kusovník môžete zvážiť na obrázku nižšie

Krok 10: Kusovník