Softstartér (omezovač zapínacího proudu) pro AC a DC zátěže: 10 kroků

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Nárazový proud/Přepnutí při zapnutí je maximální okamžitý vstupní proud odebíraný elektrickým zařízením při prvním zapnutí. Zapínací proud je mnohem vyšší než ustálený proud zátěže a to je zdrojem mnoha problémů, jako je spálení pojistky, selhání zátěže, snížení životnosti zátěže, jiskry na spínacích kontaktech … atd. Následující obrázek ukazuje jev zapínacího proudu zachycený na osciloskop Siglent SDS1104X-E. Dlouhý bodec je jasný. V tomto článku jsem se pokusil tento problém vyřešit jednoduchým, ale efektivním řešením. Zavedl jsem dva obvody pro střídavé i stejnosměrné zátěže.

Zásoby

Článek:

[1] Datový list DB107:

[2] BD139 Datasheet:

[3] DB107 Schematický symbol a stopa desky plošných spojů:

[4] BD139 Schematický symbol a stopa PCB:

[5] CAD doplňky:

Krok 1: Spouštěcí proudová špička zachycená na SDS1104X-E DSO (režim jednoho snímku)

AC Soft StarterFigure-1 ukazuje schematický diagram zařízení. P1 se používá k připojení vstupu 220 V-AC a vypínače ON/OFF k obvodu. C1 se používá ke snížení střídavého napětí. Hodnota C1 také určuje rychlost zpracování proudu pro napájení bez transformátoru, které má použít zbytek obvodu. V této aplikaci bylo 470nF adekvátní. R1 vybíjí C1, aby se zabránilo nežádoucímu vysokonapěťovému šoku, když uživatel odpojí zařízení od elektrické sítě. R2 je 1W odpor, který byl použit k omezení proudu.

Krok 2: Obrázek 1, schematický diagram střídavého softstartéru

BR1 je můstkový usměrňovač DB107-G [1], který byl použit k převodu střídavého napětí na stejnosměrný. C2 snižuje zvlnění a R3 vybíjí C2 při vypnutí. Poskytuje také minimální zatížení, které udržuje usměrněné napětí na rozumné úrovni. R4 snižuje napětí a omezuje proud pro zbytek obvodu. D1 je 15V Zenerova dioda a byla použita k omezení napětí pod 15V. C3, R5 a R6 vytvářejí síť časovačů pro relé. To znamená, že zpožďuje aktivaci relé. Hodnota R6 je zásadní, neměla by být příliš nízká, aby příliš poklesla napětí a neměla by být příliš vysoká, aby se zkrátila doba odezvy sítě. 1K poskytoval uspokojivou rychlost vybíjení pro relativně vysokou rychlost spínání ZAP/VYP. Díky mým experimentům tato síť poskytuje dostatečné zpoždění a dobu odezvy, samozřejmě je můžete libovolně upravovat na základě vašich aplikací.

Q1 je tranzistor NPN BD139 [2] k aktivaci/deaktivaci relé. D2 chrání Q1 před reverzními proudy induktoru relé. R7 je odpor řady 5W, který omezuje zapínací proud při zapnutí. Po krátké prodlevě relé zkratuje odpor a plný výkon se aplikuje na zátěž. Hodnota R7 byla nastavena na 27R. Můžete jej upravit v závislosti na zatížení nebo aplikaci.

Softstartér DC Obrázek 2 ukazuje schematický diagram softstartéru DC. Jedná se o jednodušší verzi softstartéru AC s několika drobnými úpravami.

Krok 3: Obrázek 2, schematický diagram softstartéru DC

P1 slouží k připojení napájení 12V a vypínače ON/OFF k desce. R2, R3 a C2 tvoří zpožďovací síť pro relé. R4 je odpor omezující proud. Stejně jako u softstartéru AC můžete libovolně upravovat hodnoty zpožďovací sítě a hodnoty R4 pro konkrétní zátěž nebo aplikaci.

Rozvržení DPS Obrázek 3 ukazuje rozložení DPS softstartéru AC. Všechny balíčky komponent jsou DIP. Deska je jednovrstvá a velmi snadno se staví.

Krok 4: Obrázek 3, Rozložení DPS AC softstartéru

Obrázek 4 ukazuje rozložení DPS softstartéru DC. Stejně jako výše jsou všechny balíčky komponent DIP a deska je jednovrstvá.

Krok 5: Obrázek 4, Rozložení DPS softstartéru DC

U obou návrhů jsem použil schematické symboly SamacSys a stopy PCB. Konkrétně pro DB107 [3] a BD139 [4]. Tyto knihovny jsou zdarma a dodržují průmyslové standardy IPC. Použil jsem CAD software Altium Designer, takže jsem použil SamacSys Altium Plugin [5] (obrázek 5).

Krok 6: Obrázek 5, SamacSys Altium Plugin a použité komponenty knihovny

Obrázek 6 ukazuje 3D pohled na softstartér AC a obrázek 7 ukazuje 3D pohled na softstartér DC.

Krok 7: Obrázek 6, 7: 3D pohledy ze softstartéru AC a DC

Sestava Obrázek 8 ukazuje sestavenou desku softstartéru AC a obrázek 9 ukazuje sestavený softstartér DC.

Krok 8: Obrázek 8, 9: Sestavený (první prototyp) softstartéru DC a AC

Schéma zapojení Obrázek 10 ukazuje schéma zapojení AC softstartéru a obrázek 11 ukazuje schéma zapojení DC softstartéru.

Krok 9: Obrázek 10, 11: Schémata zapojení softstartéru AC a DC

Kusovník

Kusovník můžete zvážit na obrázku níže