Xác thực mạch Triac

Tôi đang thiết kế một thiết bị để chuyển đổi một thiết bị sưởi ấm được điều khiển bởi nguồn điện chính. Tôi đã thực hiện khá nhiều nghiên cứu và nhận ra có rất nhiều thông tin ngoài kia nhưng khi tôi đang xử lý AC có khả năng gây chết người, tôi muốn xác thực thiết kế của mình trước khi đặt mua PCB. Đây là lần đầu tiên tôi làm việc với nguồn điện, vì vậy hãy cho rằng tôi không biết gì cả :)

Yêu cầu:

• Chuyển đổi tải thiết bị sưởi (= điện trở), lên đến 1000W
• Tương thích với 110 - 240V, 50 & 60hz
• Được thúc đẩy bởi 5v MCU (ATMega328)
• Không cần phải thông qua quy định vv nhưng hoàn toàn cần phải được an toàn
• chỉnh sửa: Tốc độ chuyển đổi khoảng một lần mỗi 5 giây

Đây là sơ đồ:

Ghi chú:

• D8 là chân MCU
• Điện trở giữa bộ ghép quang và triac là 1 / 4W thông qua điện trở lỗ, các điện trở khác 0603
• Cầu chì thổi nhanh 5A
• Hai điện trở 330 nối tiếp có mặt để giữ cho BOM đơn giản hơn
• Các triac chuyển mạch chính trung tính

Câu hỏi:

• Trước hết: có điều gì ở đây mà tôi đã bỏ lỡ hoặc bỏ qua không?
• Tản nhiệt trên triac là một chút không rõ ràng đối với tôi. Tôi đã tính giá trị tối đa là 10C / W, điều này có ổn không? Tính toán của tôi là: (nhiệt độ tối đa - nhiệt độ phòng) / (tối đa trên điện áp sân khấu * (milli amps / điện áp)) - đường giao nhau với điện trở cơ sở ( (110-25)/(1.65*(1000/230))-1.5 = ~10.35). Điều này có nghĩa là triac sẽ ở 110c mọi lúc, có vẻ hơi cao đối với tôi? .. Lý tưởng nhất là tôi sẽ có một tản nhiệt nhỏ hơn mặc dù vậy tôi hy vọng điều này là sai :)
• Bộ ghép quang là pha ngẫu nhiên. Các pha chỉ quan trọng đối với đèn mờ, vv, phải không? Liệu các giai đoạn quan trọng cho một thiết bị sưởi ấm?
• Là một mạch snubber cần thiết? Từ những gì tôi hiểu điều này chỉ cần thiết cho tải quy nạp?
• Hầu hết các mạch này nằm ở dưới cùng của bảng 2 lớp 1.6mm với các thành phần khác cách tối thiểu 4mm trên đỉnh. Từ những gì tôi hiểu khoảng cách creepage nên là tối thiểu 6 mm nhưng nó có giống với bảng ở giữa không?

Tôi cần phải đặt hàng các bộ phận vì vậy nếu bạn có đề xuất cho việc hoán đổi các thành phần đó là hoàn toàn tốt.

Bảng dữ liệu:

• Bộ ghép nối (MOC3023M): http://www.farnell.com/datasheets/94947.pdf
• Triac (BT138-600): http://www.farnell.com/datasheets/1651175.pdf

Bất kỳ lời khuyên hoặc thủ thuật khác cũng được đánh giá cao!

CẬP NHẬT

Sau những lời khuyên ở đây, tôi đã thay đổi cầu chì để sống (dường như là hiển nhiên bây giờ ..) và thêm các snubbers. Cập nhật sơ đồ:

1. Có lẽ an toàn hơn khi D8 điều khiển một MOSFET nhỏ để điều khiển photodiode thay vì dựa vào khả năng tìm nguồn cung ứng hiện tại của chính pin GPIO. Bạn cũng nên cung cấp nhiều hơn một chút so với 5mA tối thiểu tuyệt đối được trích dẫn bởi biểu dữ liệu.

2. Một cầu chì phải luôn luôn ở trong dòng - không bao giờ chỉ trong trung tính. (Hợp nhất cả hai đều ổn.) Nếu bạn chỉ hợp nhất trung tính, bạn vẫn có một đường dẫn từ trái đất đến trái đất vì trong hầu hết các khu vực pháp lý, trung lập được nối đất ở đâu đó. Nguy hiểm và có khả năng gây chết người.

3. Tải trọng nóng của bạn rất có thể là quy nạp trong tự nhiên, vì vậy bạn nên xem xét sơ đồ cổng điện trở-tụ điện trở được hiển thị trên trang 6 của biểu dữ liệu để giải mẫn cảm với cổng. Bạn luôn có thể không có tụ điện sau này nếu bạn không cần nó.

4. Thiết bị (không có tản nhiệt) có điện trở tiếp giáp với môi trường xung quanh là 60K / W. Vì máy sưởi 1000W của bạn sẽ thu được khoảng 4,34A dòng điện khi triac đang hoạt động, ở mức 230VAC ~ 7W - ở 100VAC, nó giống như 16,5A. Bạn chắc chắn sẽ cần một bộ tản nhiệt :)

Tôi đang đặt điều này như một câu trả lời, vì nhận xét của tôi dường như bị chôn vùi trong danh sách.

Tại sao bạn chuyển đổi (và hợp nhất) trung tính? Điều đó không an toàn. Máy sưởi của bạn sẽ có điện áp nguồn ngay cả khi 'tắt'.

Tất nhiên, thêm một công tắc cơ học trên nguồn cấp dữ liệu chính vào tất cả, để bạn biết chắc chắn mọi thứ đang bật hay tắt.

Dọc theo những đường cùng đó, đường dẫn trên mặt đất ở phía điện áp thấp phải vững chắc với mặt đất chính. Hãy tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra nếu một đoạn dây đi lạc hoặc không có gì rơi trên bộ cách ly quang. Nó sẽ thất bại an toàn? Hoặc đặt phía điện áp thấp của bạn ở tiềm năng chính? Bạn muốn nó không an toàn, bằng cách thổi cầu chì.

Các snubber được khuyến khích vì một số lý do.

• Giảm biên độ điện áp từ điện cảm ký sinh chuyển đổi. (Đi ra) Điều này làm giảm ứng suất điện áp ở mức sự cố của Triac. Bất cứ khi nào bạn đang chuyển đổi dòng dài, bạn đang chuyển đổi điện cảm. Họ có một thiết kế snubber được đề nghị. Sử dụng một như nó trên Triac.

• Giảm xuống dòng spv dv / dt bằng cách sử dụng cuộn cảm dòng và nắp snubber để ngăn chặn kích hoạt sai của triac.

Không có vấn đề gì khi điều khiển song song cả đèn LED và IR LED vì MCU sẽ cấp nguồn hoặc chìm 20mA và Opto chỉ cần 10mA để chuyển đổi đáng tin cậy.

Tuy nhiên, không cần phải lái song song đèn LED khi bạn đang sử dụng bộ điều chỉnh 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)

Duy trì >> khoảng cách an toàn 5mm giữa tất cả các rãnh AC và DC được sử dụng bởi Bộ ghép nối.

Là 5V của bạn nổi hoặc nối đất với AC? Không yêu cầu. nhưng đối với reawsons, bạn có thể cần một bộ lọc dòng để ngăn sự xâm nhập vào tín hiệu cảm biến MCU trên đường đầu vào AC với bộ lọc LC và có thể là một nắp AC nhỏ từ DC đến AC nối đất. Bạn không muốn lò của bạn chuyển sang tín hiệu MCU. Hạt Ferrite đôi khi được sử dụng trên các đường chuyển.

Nếu tổng Rth ja là 10'W, điều đó có nghĩa là triac sẽ nướng 110'C khi hoạt động sau hằng số thời gian nhiệt phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ AIR. Tôi sẽ đề nghị gần hơn 5 'C / W cho tản nhiệt của bạn và thêm Rj-c của triac để có được sức đề kháng nhiệt. cũng sử dụng một chút dầu mỡ với một tản nhiệt nhỏ.

Tôi đang thiết kế một mạch tương tự.

Thứ duy nhất còn thiếu trong mạch này là một transil để bảo vệ triac khỏi các xung quá áp để nó không bị hỏng từ các transitor bên ngoài.

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

Cũng có thể sử dụng MOV nhưng điều này có vẻ thanh lịch hơn.