Перевірка схеми Triac

Я проектую пристрій для перемикання опалювального приладу, керованого від електричної мережі. Я провів досить багато досліджень і зрозумів, що там багато інформації, але оскільки я маю справу з потенційно смертельним змінного струму, я хотів би підтвердити свій дизайн, перш ніж замовляти друковані плати. Це вперше робота з мережею, тому, будь ласка, припускайте, що я нічого не знаю :)

Вимоги:

• Перемикайте нагрівальний прилад (= резистивний) навантаження до 1000 Вт
• Сумісний зі 110-240В, 50 та 60 Гц
• Керується 5 В MCU (ATMega328)
• Не потрібно приймати правила тощо, але абсолютно потрібно бути в безпеці
• редагувати: Швидкість перемикання приблизно раз на 5 сек

Ось схема:

Примітки:

• D8 - штифт MCU
• Резистор між оптопаром і тріаком - це 1 / 4W наскрізний резистор, інші 0603
• 5А запобіжник швидкого видуву
• Два послідовних 330 резистора є для того, щоб зробити BOM простішим
• Триак перемикає мережу в нейтральний режим

Запитання:

• Перш за все: чи є щось, що я пропустив чи не помітив?
• Радіатор на тріаку для мене трохи незрозумілий. Я підрахував максимальне значення 10С / Вт, це добре? Мій розрахунок: (max temp - кімнатна температура) / (max на напругу на сцені * (мілі ампер / напруга)) - перехід до базового тематичного опору ( (110-25)/(1.65*(1000/230))-1.5 = ~10.35). Чи означає це, що триак буде постійно на 110 градусів, мені здається трохи високим? .. В ідеалі я мав би менший радіатор, хоча так, я сподіваюся, це неправильно :)
• Оптрон є випадковою фазою. Фаза важлива лише для згасання вогнів тощо. Чи має значення фаза для опалювального приладу?
• Чи потрібен снуд-ланцюг? З чого я розумію, це потрібно лише для індуктивних навантажень?
• Більша частина цієї схеми знаходиться на нижній частині двошарової 1,6-мм плати, а інші компоненти - мінімум 4 мм вгорі. З чого я розумію, відстань повзучості має бути не менше 6 мм, але це однаково з дошкою між ними?

Мені потрібно замовити запчастини так чи інакше, якщо у вас є пропозиції щодо заміни компонентів, це абсолютно добре.

Листи даних:

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

Будь-які інші поради чи рекомендації теж високо оцінені!

ОНОВЛЕННЯ

Після підказок тут я змінив запобіжник жити (зараз здається очевидним ..) і додав снудерів. Оновлена ​​схема:

1. Напевно, безпечніше мати пристрій D8 на невеликий MOSFET для управління фотодіодом, замість того, щоб покладатися на можливості поточного джерела самого штифта GPIO. Ви також повинні забезпечити трохи більше, ніж абсолютний мінімум 5mA, вказаний у таблиці.

2. Запобіжник завжди повинен бути в лінії - ніколи не тільки в нейтралі. (З'єднання обох добре.) Якщо ви сплавляєте лише нейтральний, у вас все ще є шлях від лінії до землі, оскільки в більшості юрисдикцій десь заземлений нейтральний. Небезпечний і потенційно летальний.

3. Навантаження нагрівача, швидше за все, є індуктивним за своєю природою, тому слід розглянути схему затворів резистора-конденсатора та резистора, показану на сторінці 6 аркуша, щоб десенсибілізувати затвор. Ви завжди можете позбавити конденсатор пізніше, якщо він вам не потрібен.

4. Пристрій (без радіатора) має опір до навколишнього середовища 60 кВт / Вт. Оскільки ваш нагрівач потужністю 1000 Вт буде тривати близько 4,34 А струму при проведенні триака, при 230 В постійного струму це ~ 7 Вт - при 100 В змінного струму, це більше як 16,5 А. Вам обов'язково знадобиться радіатор :)

Я ставлю це як відповідь, оскільки мій коментар, схоже, заритий у списку.

Чому ви перемикаєтесь (і сплавляєте) нейтрально? Це не безпечно. Ваш нагрівач буде мати напругу на ньому, навіть коли вимкнений.

Звичайно, додайте в це механічний вимикач електромережі, щоб ви точно знали, що все включено чи вимкнено.

Вздовж цих же ліній земляний шлях на стороні низької напруги повинен бути суцільним до земної мережі. Уявіть, що трапиться, якщо бродячий шматочок дроту або щось не потрапить на оптоізолятор. Чи вийде з ладу безпечно? Або поставити свою сторону низької напруги на потенціал мережі? Ви хочете, щоб він не вийшов безпечним, продуваючи запобіжник.

Снігур рекомендується з кількох причин.

• Зменшити амплітуду напруги від включеної паразитичної індуктивності. (Вихід) Це зменшує напругу напруги на рівні пробою Triac. Щоразу, коли ви перемикаєте довгі лінії, ви перемикаєте індуктивність. ОПто має рекомендований дизайн сноуборда. Використовуйте такий, як він на Triac.

• Зменшіть до лінійного шипового dv / dt, використовуючи індуктивність лінії та ковпачок snubber, щоб запобігти помилковому спрацюванню триаку.

Немає проблем паралельно керувати як світлодіодним індикатором, так і ІК-індикатором, оскільки MCU видаватиме або занурюватиме 20mA, а Opto потрібно лише 10mA для надійного перемикання.

Однак немає необхідності керувати світлодіодами паралельно, коли ви використовуєте 5В регулятор.

- 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)

Підтримуйте >> 5-міліметровий зазор безпеки між усіма доріжками змінного та постійного струму, якими користується оптопар.

Ваш 5В плаває чи заземлений до змінного струму? Не вимагається. але для реабілітації EMI вам може знадобитися лінійний фільтр, щоб запобігти потраплянню в сигнали датчика MCU на лінії входу змінного струму з фільтром LC та, можливо, невеликий ковпачок змінного струму від постійного струму до землі змінного струму. Ви не хочете, щоб ваша комутаційна піч потрапляла на сигнали MCU. Ферритові кульки іноді використовуються на комутованих лініях.

Якщо загальна Rth ja дорівнює 10'W, це означає, що триак буде випечений 110'C при активізації після теплової постійної часу, що залежить від маси та швидкості AIR. Я б запропонував ближче до 5 'C / W для вашого радіатора і додати Rj-c триака, щоб отримати термічний опір. також використовуйте трохи жиру за допомогою невеликого радіатора.

Я проектую аналогічну схему.

Єдине, чого не вистачає в цій схемі - це транзит для захисту тріака від перенапруг, щоб він не пошкодився від зовнішніх перехідних процесів.

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

Можна також використовувати MOV, але це здається більш елегантним.