Arrancador suave (limitador de corriente de irrupción) para cargas de CA y CC: 10 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

La corriente de irrupción / sobretensión de encendido es la corriente de entrada instantánea máxima consumida por un dispositivo eléctrico cuando se enciende por primera vez. corriente de entrada es mucho mayor que la corriente de estado estable de la carga y que es la fuente de muchos problemas, tales como fusibles voladura, fallo de la carga, la reducción de la vida útil de carga, chispas en los contactos del interruptor … etc La siguiente figura muestra el fenómeno de la corriente de entrada capturado el el osciloscopio Siglent SDS1104X-E. El pico largo está claro. En este artículo, traté de abordar este problema con una solución fácil, pero efectiva. He introducido dos circuitos para cargas de CA y CC.

Suministros

Artículo:

[1] Hoja de datos de DB107:

[2] Hoja de datos BD139:

[3] Símbolo esquemático DB107 y huella de PCB:

[4] Símbolo esquemático BD139 y huella de PCB:

[5] Complementos CAD:

Paso 1: Pico de corriente de entrada capturado en el SDS1104X-E DSO (modo de disparo único)

Arrancador suave de CA La figura 1 muestra el diagrama esquemático del dispositivo. P1 se usa para conectar la entrada 220V-AC y el interruptor de ENCENDIDO / APAGADO al circuito. C1 se utiliza para reducir el voltaje de CA. El valor de C1 también determina la tasa de manejo de corriente para el suministro sin transformador que utilizará el resto del circuito. En esta aplicación, 470nF fue adecuado. R1 descarga el C1 para evitar cualquier choque de alto voltaje no deseado cuando el usuario desconecta el dispositivo de la red. R2 es una resistencia de 1 W que se ha utilizado para limitar la corriente.

Paso 2: Figura 1, Diagrama esquemático del arrancador suave de CA

BR1 es un puente rectificador DB107-G [1] que se ha utilizado para convertir la tensión CA en CC. C2 reduce la ondulación y R3 descarga el C2 en el apagado. Además, proporciona una carga mínima para mantener el voltaje rectificado a un nivel razonable. R4 reduce el voltaje y limita la corriente para el resto del circuito. D1 es un diodo Zener de 15 V y se ha utilizado para limitar el voltaje por debajo de 15 V. C3, R5 y R6 construyen una red de temporizadores para el relé. Significa que retrasa la activación del relé. El valor de R6 es esencial, no debe ser demasiado bajo para bajar demasiado el voltaje y no debe ser demasiado alto para reducir el tiempo de respuesta de la red. 1K proporcionó una tasa de descarga satisfactoria para una velocidad de conmutación de ENCENDIDO / APAGADO relativamente alta. Con mis experimentos, esta red proporciona suficiente retraso y tiempo de respuesta, por supuesto, puede modificarlos en función de sus aplicaciones.

Q1 es el transistor NPN BD139 [2] para activar / desactivar el relé. D2 protege el Q1 de las corrientes inversas del inductor del relé. R7 es una resistencia en serie de 5 W que limita la corriente de entrada de encendido. Después de una breve demora, el relé cortocircuita la resistencia y se aplica toda la potencia a la carga. El valor de R7 se ha establecido en 27R. Puede modificarlo en función de su carga o aplicación.

Arrancador suave de CC La figura 2 muestra el diagrama esquemático del arrancador suave de CC. Es una versión más simple del arrancador suave de CA con algunas modificaciones menores.

Paso 3: Figura 2, Diagrama esquemático del arrancador suave de CC

P1 se utiliza para conectar el suministro de 12V y el interruptor de ENCENDIDO / APAGADO a la placa. R2, R3 y C2 forman la red de retardo para el relé. R4 es la resistencia limitadora de corriente. Al igual que el arrancador suave de CA, puede modificar la red de retardo y los valores R4 para su carga o aplicación específica.

Disposición de la PCB La Figura 3 muestra la disposición de la PCB del arrancador suave de CA. Todos los paquetes de componentes son DIP. El tablero es de una sola capa y bastante fácil de construir.

Paso 4: Figura 3, Disposición de la PCB del arrancador suave de CA

La Figura 4 muestra el diseño de la PCB del arrancador suave de CC. Al igual que el anterior, todos los paquetes de componentes son DIP y la placa es de una sola capa.

Paso 5: Figura 4, Disposición de la PCB del arrancador suave de CC

Para ambos diseños, utilicé los símbolos esquemáticos de SamacSys y las huellas de PCB. Específicamente, para DB107 [3] y BD139 [4]. Estas bibliotecas son gratuitas y siguen los estándares industriales de IPC. Utilicé el software CAD Altium Designer, por lo que utilicé SamacSys Altium Plugin [5] (Figura 5).

Paso 6: Figura 5, Complemento SamacSys Altium y bibliotecas de componentes usados

La figura 6 muestra una vista 3D del arrancador suave de CA y la figura 7 muestra una vista 3D del arrancador suave de CC.

Paso 7: Figura 6, 7: Vistas 3D de los arrancadores suaves de CA y CC

Montaje La Figura 8 muestra la tarjeta de arranque suave de CA ensamblada y la figura 9 muestra el arrancador suave de CC ensamblado.

Paso 8: Figura 8, 9: Ensamblado (primer prototipo) del arrancador suave de CC y CA

Diagrama de cableado La figura 10 muestra el diagrama de cableado del arrancador suave de CA y la figura 11 muestra el diagrama de cableado del arrancador suave de CC.

Paso 9: Figura 10, 11: Diagramas de cableado del arrancador suave de CA y CC

Lista de materiales

Puede considerar la lista de materiales en la imagen a continuación.