Convalida del circuito Triac

Sto progettando un dispositivo per commutare un dispositivo di riscaldamento alimentato dalla rete elettrica. Ho fatto molte ricerche e mi sono reso conto che ci sono molte informazioni là fuori, ma dato che ho a che fare con una CA potenzialmente mortale, vorrei convalidare il mio progetto prima di ordinare i PCB. Questa è la prima volta che lavoro con la rete elettrica, quindi supponiamo che io non sappia nulla :)

Requisiti:

• Commutare un carico del dispositivo di riscaldamento (= resistivo), fino a 1000 W.
• Compatibile con 110-240 V, 50 e 60 Hz
• Guidato da 5v MCU (ATMega328)
• Non c'è bisogno di approvare regolamenti ecc. Ma deve assolutamente essere sicuro
• modifica: frequenza di commutazione circa una volta ogni 5 sec

Ecco lo schema:

Appunti:

• D8 è il pin MCU
• Il resistore tra l'accoppiatore ottico e il triac è un resistore a foro passante da 1/4 W, gli altri 0603
• Fusibile rapido 5A
• I due 330 resistori in serie sono lì per mantenere la distinta base più semplice
• Il triac commuta in folle

Domande:

• Prima di tutto: c'è qualcosa qui che ho perso o trascurato?
• Il dissipatore di calore sul triac è un po 'poco chiaro per me. Ho calcolato un valore massimo di 10C / W, va bene? Il mio calcolo è: (temperatura massima - temperatura ambiente) / (tensione massima sul palco * (milli amp / tensione)) - giunzione alla base della resistenza tematica ( (110-25)/(1.65*(1000/230))-1.5 = ~10.35). Questo significa che il triac sarà sempre a 110 ° C, mi sembra un po 'alto? .. Idealmente avrei un dissipatore più piccolo, quindi spero che sia sbagliato :)
• L'accoppiatore ottico è una fase casuale. La fase è importante solo per lo sbiadimento delle luci, ecc., Giusto? La fase è importante per un dispositivo di riscaldamento?
• È richiesto un circuito snubber? Da quanto ho capito, questo è necessario solo per carichi induttivi?
• La maggior parte di questo circuito si trova sul fondo di una scheda da 1,6 mm a 2 strati con altri componenti distanti almeno 4 mm sulla parte superiore. Da quanto ho capito, la distanza di dispersione dovrebbe essere di almeno 6 mm, ma è la stessa con la scheda in mezzo?

Devo comunque ordinare le parti, quindi se hai suggerimenti per lo scambio di componenti va benissimo.

Schede tecniche:

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

Anche altri suggerimenti o trucchi sono molto apprezzati!

AGGIORNARE

Dopo i suggerimenti qui ho cambiato la miccia per vivere (sembra ovvio ora ..) e ho aggiunto le snubbers. Schema aggiornato:

1. Probabilmente è più sicuro avere D8 che guida un piccolo MOSFET per controllare il fotodiodo invece di fare affidamento sulla capacità di approvvigionamento di corrente del pin GPIO stesso. Dovresti anche fornire un po 'più del minimo assoluto di 5 mA citato dal foglio dati.

2. Un fusibile dovrebbe essere sempre nella linea, mai solo in folle. (Fondere entrambi è OK.) Se si fonde solo il neutro, si ha ancora un percorso dalla linea alla terra poiché nella maggior parte delle giurisdizioni, il neutro è messo a terra da qualche parte. Pericoloso e potenzialmente letale.

3. Il carico del riscaldatore è molto probabilmente di natura induttiva, quindi è necessario considerare lo schema di gate resistore-condensatore-resistore mostrato a pagina 6 del foglio dati per desensibilizzare il gate. Puoi sempre non popolare il condensatore in un secondo momento se non ti serve.

4. Il dispositivo (senza dissipatore di calore) ha una resistenza di giunzione-ambiente di 60 K / W. Poiché il tuo riscaldatore da 1000 W assorbirebbe circa 4,34 A di corrente quando il triac sta conducendo, a 230 V CA che è ~ 7 W - a 100 V CA è più simile a 16,5 A. Avrai sicuramente bisogno di un dissipatore di calore :)

Lo sto mettendo come una risposta, poiché il mio commento sembra essere sepolto nella lista.

Perché stai cambiando (e fondendo) il neutro? Questo non è sicuro. Il riscaldatore avrà la tensione di rete anche quando è "spento".

Aggiungi un interruttore meccanico all'alimentazione di rete, ovviamente, in modo da sapere per certo che tutto è acceso o spento.

Sulla stessa linea, il percorso di terra sul lato a bassa tensione dovrebbe essere solido rispetto alla terra di rete. Immagina cosa succederebbe se un pezzo di filo vagante o quant'altro cadesse attraverso l'isolatore ottico. Fallirà sicuro? O metti il ​​tuo lato a bassa tensione al potenziale di rete? Volete che fallisca sicuro, bruciando la miccia.

Lo snubber è consigliato per diversi motivi.

• Ridurre l'ampiezza della tensione dall'induttanza parassita commutata. (Uscita) Questo riduce lo stress di tensione sul livello di guasto del Triac. Ogni volta che si cambia linea lunga, si cambia induttanza. L'OPto ha un design snubber raccomandato. Usane uno simile sul Triac.

• Ridurre al picco della linea dv / dt usando l'induttanza della linea e il tappo del soppressore per prevenire falsi trigger del triac.

Non c'è alcun problema a guidare sia l'indicatore LED che il LED IR in parallelo poiché l'MCU genererà o affonderà 20 mA e l'Opto ha bisogno solo di 10 mA per passare in modo affidabile.

Tuttavia, non è necessario guidare i LED in parallelo quando si utilizza un regolatore 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)

Mantenere una distanza di sicurezza di 5 mm tra tutti i binari CA e CC utilizzati dall'accoppiatore ottico.

Il tuo 5V è flottante o collegato a terra in CA? Non richiesto. ma per il risveglio EMI potrebbe essere necessario un filtro di linea per impedire l'ingresso dei segnali del sensore MCU sulla linea di ingresso CA con filtro LC e forse un piccolo cappuccio CA da CC a CA. Non vuoi che il tuo cambio di forno entri nei segnali MCU. Le perle di ferrite vengono talvolta utilizzate su linee commutate.

Se il Rth ja totale è 10'W significa che il triac sarà tostato 110'C quando sarà attivo dopo la costante di tempo termica che dipende dalla massa e dalla velocità AIR. Suggerirei un avvicinamento a 5 'C / W per il tuo dissipatore di calore e aggiungere il Rj-c del triac per ottenere resistenza termica. usare anche un po 'di grasso con un piccolo dissipatore di calore.

Sto progettando un circuito simile.

L'unica cosa che manca a questo circuito è un transil per proteggere il triac da picchi di sovratensione in modo che non venga danneggiato da transitori esterni.

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

Sarebbe anche possibile usare un MOV ma questo sembra più elegante.