Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
PCBway
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Soft start transformatora + filtr sieciowy do zasilacza.

Rafał 116 20 Maj 2014 08:57 21432 39
  • Soft start transformatora + filtr sieciowy do zasilacza.

    Witam.
    Podczas przebudowy mojego zasilacza użyłem transformatora toroidalnego o mocy 400VA, a jako filtracji użyłem kondensatorów o łącznej pojemności 20mF. Byłem niemal pewien że spotkam się z problemem udaru prądowego podczas podłączenia układu do sieci. Samo ładowanie kondensatorów nie jest bardzo problematyczne, ponieważ obciążają sieć poprzez uzwojenia wtórne, pierwotne oraz pośrednio rdzeń, ogółem rzecz biorąc transformator, który ma jakąś rezystancję, dzięki temu powoduje ograniczenie prądu ładowania kondensatorów. Problemem był prąd udarowy transformatora który zdecydowanie powodował mignięcie światła.

    Projekt jest bardzo prosty i opiera się na opóźnieniu załączenia przekaźnika o kilka sekund. Przez ten czas transformator zasilany jest przez rezystor o wartości kilkadziesiąt omów. Skutecznie niweluje to udar prądowy, który szarpie naszymi bezpiecznikami w końcu je przepalając.

    Na PCB soft startu znajduje się również warystor, oraz filtr sieciowy wybebeszony z jakiegoś starego ATX'a.

    Układ spisuje się świetnie, pracuje już od jakiegoś czasu w moim zasilaczu, z czasem uruchamiania równym 0.5s. Przy próbie włączenia na bezpieczniku automatycznym 1A nawet po kilkunastu uruchomieniach nie zostaje wybity.

    Poniżej kilka zdjęć układu:
    Soft start transformatora + filtr sieciowy do zasilacza. Soft start transformatora + filtr sieciowy do zasilacza. Soft start transformatora + filtr sieciowy do zasilacza. Soft start transformatora + filtr sieciowy do zasilacza.

    Na płytce znajduje się wyjście oznaczone TRAFKO jest ono przeznaczone do transformatora zasilającego peryferia. W miejscu gniazda WŁĄCZNIK należy wpiąć włącznik lub jakiś styk o obciążalności prądowej adekwatnej do obciążenia. Również rezystor na schemacie oznaczony jako R6 powinien zostać dobrany do obciążenia. U mnie ma on wartość 68Ω 7W i po częstym uruchamianiu układu jest najwyżej lekko ciepły, dlatego można użyć rezystora o mniejszej mocy. Użyteczny zakres rezystancji to od ok. 40Ω dla dużych transformatorów do ok. 100Ω dla mniejszych. Czas zwłoki uruchomienia przekaźnika regulujemy wielkością kondensatora C5. Dla kondensatora 1µF czas zwłoki wynosi 0.5s. Można go dowolnie wydłużać stosując wartość rzędu dziesiątek µF.
    Wartości elementów do filtru sieciowego nie są opisane lecz można wykorzystać stare układy filtrów z zasilaczy komputerowych.

    Soft start transformatora + filtr sieciowy do zasilacza.

    UWAGA! W projekcie użyty został warystor który wymaga użycia bezpiecznika. Nie ma na niego miejsca na PCB dlatego musi zostać zamontowany oddzielnie.

    W załączniku projekt PCB, schemat w eagle, oraz w PDF.

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • PCBway
  • #2
    lombard1
    Poziom 12  
    A nie wygodniej byłoby zastosowanie optotriaka MOC3040 + triaka który załączałby w zerze ?
    Kiedyś to rozwiązanie zastosowałem przy załączaniu do sieci 230V transformatora o znacznie dużej mocy.
  • #4
    Pokrentz
    Poziom 21  
    Załączanie w zerze napięcia nic nie pomoże w przypadku obciążeń indukcyjnych. Tu chodzi o to, żeby włączać transformator tak, żeby zero wypadało na PRĄD, i to żeby kierunek prądu w uzwojeniu pierwotnym był taki, żeby rdzeń musiał być przemagnesowany (czyli pole magnetyczne cewki było skierowane przeciwnie do pola remanencji w rdzeniu). Jeśli pole w czasie pierwszego półokresu będzie zgodne z remanencją w rdzeniu, sieć "zobaczy" cewkę bez rdzenia (bo będzie on nasycony, nic nie "wchłonie" więcej) i oczywiście, wysadzi korki. Robiłem kiedyś takie coś, nawet na przekaźnikach półprzewodnikowych i Attiny z pamięcią ostatniego kierunku prądu, z detekcją zera napięcia, ale niestety, działało do czasu. Potem przekaźniki padały (samoindukcja w rdzeniu toroidu 600 W i przełączanie w zerze napięcia, ale nie prądu, robi chyba swoje).
    Poprzestałem na termistorze szeregowym w obwodzie pierwotnym i przekaźniku zwierającym go po ok. sekundzie od załączenia napięcia. Układ nie do zajechania, działał może w sposób mało wyrafinowany, ale działa do dziś. Dlaczego termistorze (o odpowiednio dobranej mocy)? Bo jakby przekaźnik siadł, to urządzenie nadal by działało zamiast zadymić, błysnąć i zgasnąć. Klient nie płaci za pokaz "światło i dźwięk". On chce działającego urządzenia.
  • #5
    Cezary_
    Poziom 16  
    Pokrentz napisał:
    Załączanie w zerze napięcia nic nie pomoże w przypadku obciążeń indukcyjnych. Tu chodzi o to, żeby włączać transformator tak, żeby zero wypadało na PRĄD[...]
    Zdaje mi się, że przy załączaniu nie ma to sensu, bowiem prąd jeszcze nie płynie i na pewno "zero" prądu jest równoznaczne z "zerem" napięcia. Przy wyłączaniu - to co innego: w stanie ustalonym mamy owo przesunięcie o (prawie) 90 stopni.
  • #6
    Rafał 116
    Poziom 17  
    LA72 napisał:
    Ta zworka nad ścieżkami jest nie do przyjęcia.
    Nie można było jej puścić po stronie elementów?


    Wiedziałem że powinienem ją poprawić. Gryzie moje sumienie. Po drugiej stronie (stronie elementów) znajduje się dławik sprzężony, a zworka przechodzi pod nim. Stwierdziłem że będzie bezpieczniej jeżeli dam od spodu i zabezpieczę termoglutem. Na zdjęciu tego nie ma ale w rzeczywistości jest zabezpieczone.
  • PCBway
  • #8
    Rafał 116
    Poziom 17  
    Nie brałem takiego rozwiązania pod uwagę. Nie wiem dlaczego, zwykle staram się ograniczyć ilość zworek do minimum. Może dlatego że psułoby to i tak wątła estetykę druku, albo dlatego że napięcie sieciowe obiegałoby PCB dookoła. Tak czy siak dzięki za wskazówkę w kolejnym projekcie przeglądnę druk jeszcze raz :)
  • #9
    deus.ex.machina
    Poziom 32  
    Cezary_ napisał:
    Pokrentz napisał:
    Załączanie w zerze napięcia nic nie pomoże w przypadku obciążeń indukcyjnych. Tu chodzi o to, żeby włączać transformator tak, żeby zero wypadało na PRĄD[...]
    Zdaje mi się, że przy załączaniu nie ma to sensu, bowiem prąd jeszcze nie płynie i na pewno "zero" prądu jest równoznaczne z "zerem" napięcia. Przy wyłączaniu - to co innego: w stanie ustalonym mamy owo przesunięcie o (prawie) 90 stopni.


    http://www.te.com/commerce/DocumentDelivery/D...v&DocNm=13C3206_AppNote&DocType=CS&DocLang=EN
  • #10
    bb84
    Poziom 21  
    Czy jako soft start nie wystarczy termistor NTC szeregowo z uzwojeniem pierwotnym ?
  • #11
    Pokrentz
    Poziom 21  
    @bb84: wystarczy. I tak się to normalnie robi, chyba, że akurat robisz z tego doktorat ;-)
  • #13
    joy_pl
    VIP Zasłużony dla elektroda
    androot napisał:
    Załączanie w zerze nic (niewiele da). Problemem jest ta duża pojemność obciążająca trafo.
    To też ma znaczenie, ale jednak większym problemem jest sam rdzeń transformatora, a dokładnie to co pisał kolega "Pokrentz" wyżej. Szczególne problemy stanowią transformatory toroidalne...
  • #14
    badworm
    Poziom 18  
    androot napisał:
    Załączanie w zerze nic (niewiele da). Problemem jest ta duża pojemność obciążająca trafo.

    To jak wytłumaczysz fakt, że zabezpieczenia potrafią wywalać również transformatory bez żadnego obciążenia? Toroidy są pod tym względem szczególnie paskudne bo jedna z ich zalet (niewielka indukcyjność rozproszenia) w tym momencie zamienia się w wadę.
  • #16
    lodzik1990
    Poziom 18  
    Autotransformator 2.5KW jest idealnym przykładem wybijania bezpieczników. Aby zapobiec temu zjawisku należy zastosować termistor NTC 1R. Najlepiej dwie sztuki szeregowo co da łącznie 2R. Wcale nie jest prawdą,że układ do załączania w zerze robi to dokładnie w zerze lecz przy 40V.
  • #17
    Tuning Marek
    Poziom 20  
    Panowie poprawcie mnie jak żle napiszę wg: mnie to w momencie nasycania się rdzenia przez bardzo krótki czas pobierana jest moc czynna czyli zwarcie dopóki nie nasyci się rdzeń i przejdzie w moc indukcyjną i raczej nie ma znaczenia czy obciążony czy nie--- dziękuję
  • #18
    Przemo1268
    Poziom 19  
    Transformatora nie załącza się w "zerze" tylko w "szczycie". Chociaż w tym przypadku to raczej na niewiele się zda ze względu na sporą pojemność filtru. Na pewno ta metoda zda egzamin gdy załączamy sam transformator (np. wspomniany wcześniej autotransformator 2,5kW). Jeżeli stosujesz warystor to powinieneś dać bezpiecznik topikowy na wejściu. W przypadku wysokiego napięcia wejściowego przez warystor popłynie duży prąd, który powinien spowodować zadziałanie bezpiecznika. Obecnie stosuje się dodatkowo bezpiecznik termiczny, przymocowany do warystora, którego zadaniem jest zabezpieczenie przed osiągnięciem przez warystor wysokiej temperatury, co może doprowadzić do pożaru.
  • #19
    kris1966
    Poziom 17  
    A gdyby układ uprościć: w szereg z uzwojeniem pierwotnym termistor NTC zwierany przekaźnikiem zasilanym wyprostowanym napięciem za tym wielkim kondensatorem?
  • #20
    KwoiteK
    Poziom 16  
    Jak zachowa się układ przy krótkotrwałym zaniku napięcia sieci, np 0,3s?

    W zasilaczu jest duży kondensator 1000uF. Może zajść taka sytuacja, że przekaźnik nie zdąży się wyłączyć i po krótkotrwałym zaniku sieci trafo dostanie "pełnego kopa".

    Krótkotrwały zanik napięcia sieci zdarza się rzadko, ale warto o tym pomyśleć.

    Pozdrawiam.
  • #21
    mkpl
    Poziom 37  
    Ja zadam pytanie z innej beczki.

    Jaki dławik sprzężony kolega zastosował i na jaka częstotliwość rezonansu? Dlaczego tylko jeden kondensator klasy X i w jaki sposób został dobrany? Kondensatory kalsy Y były jakoś dobierane?

    Jak już stosujemy warystor to koniecznie przed nim należy dać bezpiecznik bo w najgorszym przypadku odparuje Ci kabel sieciowy.

    Sam układ soft start poprawny ale szkoda transformatora normalnie robi się go wykorzystując spadek napięcia na reaktancji kondensatora (zasilacz beztransformatormatorowy).

    Ogólnie cieszy mnie projekt. Wreszcie ktoś myśli o tym aby nie generować syfu do sieci, którego mamy aż nadmiar.
  • #22
    Rafał 116
    Poziom 17  
    KwoiteK napisał:
    Jak zachowa się układ przy krótkotrwałym zaniku napięcia sieci, np 0,3s?

    Nie zdarzają się tak krótkie zaniki napięcia w mojej okolicy. Mam transformator na zaledwie kilka domów i napięcie w sieci jest zadowalająco stabilne. Ale masz racje jeżeli wyłączę i szybko włączę zasilacz w krótkim czasie to przekaźnik jeszcze trzyma i czasem zdarzy się mignięcie światła ale normalnie nie zdarzają się takie sytuacje. Aby temu zapobiec należy dodać rezystor rozładowujący kondensator filtrujący. Jednak nie ma to większego wpływu na pracę układu.
    mkpl napisał:
    Jaki dławik sprzężony kolega zastosował i na jaka częstotliwość rezonansu?

    Szukałem sposobu obliczenia, ale stwierdziłem że jeżeli wyciągnę wszystkie elementy z zasilacza ATX to będą one dobrane, bo producent jednak jakoś je dobiera.
    mkpl napisał:
    Dlaczego tylko jeden kondensator klasy X i w jaki sposób został dobrany?

    Mam przed sobą fabryczny filtr który składa się tylko z kondensatora X i dławika, także da się.
    mkpl napisał:
    Jak już stosujemy warystor to koniecznie przed nim należy dać bezpiecznik bo w najgorszym przypadku odparuje Ci kabel sieciowy.

    Bezpiecznik jest obowiązkowy w przeciwnym wypadku stosowanie warystora nie ma sensu.
    mkpl napisał:
    Sam układ soft start poprawny ale szkoda transformatora normalnie robi się go wykorzystując spadek napięcia na reaktancji kondensatora (zasilacz beztransformatormatorowy).

    W innym urządzeniu używam tego układu z zasilaczem beztransformatorowym ale mam kilka sztuk na zbyciu tych trafek, to pomyślałem że w końcu je wykorzystam.
  • #23
    mkpl
    Poziom 37  
    Rezonanse dławików znajdziesz w karcie katalogowej. Są one w kartach katalogowych a w pracy to ja po prostu ściągam ich charaterystykę częstotliwościową uwzględniając podnagnesowanie prądem stałym. Zazwyczaj rezonans jest w zakresie 150 - 300kHz. Jest to rezonans samego uzwojenia (indukcyjności i pojemności międzyzwojowej).

    Kondensatory klasy X dobiera się pod spodziewane częstotliwości w.cz. Mają one zwierać dla w.cz oba końce dławika sprzężonego tak aby w.cz widział tylko jedno uzwojenie a dla sieci dławik ma być niewidoczny. Jest tak nawinięty, że dla prądów zasilających jego indukcyjność się znosi i nie istnieje. Kondensatory klasy Y wyrównują i odprowadzają syfy w.cz do poziomu PE. Nie muszą być identyczne czasem stosuje się różne (potrzeba przydławienia jednej lini bardziej a drugiej mniej).
  • #24
    kondziu001
    Poziom 10  
    Napiszę małe podsumowanie do kolegów, którzy tak dyskutują o tym zerze a nie wiedzą do końca o co z nim chodzi. Na elementach indukcyjnych jakimi są transformatory, a w szczególności stosujemy soft starty do autotransformatorów występuje przesunięcie fazowe nawet gdy amplituda sinusoidy w "gniazdku" przechodzi przez zero. W tym właśnie momencie przebieg prądu osiąga maksimum! Elementy indukcyjne należy załączać w maksimach amplitudy napięcia. Jeśli dokładnie poczytacie to dowiecie się co się dzieje, gdy podłączamy element indukcyjny w zerze napięcia, prąd wtedy w przypadkach idealnych rozbiega do nieskończoności, liczymy to przy pomocy granic. Z praktycznej strony najlepiej jest budować układ na triaku, bądź też coś na mikroprocesorku, który wykryje zero i odliczy dokładnie 1/4 okresu napięcia w sieci. Dziękuję i pozdrawiam!
  • #25
    deus.ex.machina
    Poziom 32  
    Kolega kondziu ma pełną racje z tym ze w wypadku większych mocy włączenie w maksimum jest dalej niewystarczające - by ograniczyć coś takiego co w terminologi anglojęzycznej określa się jako "inrush current" stosuje się dość rozbudowane metody i jak wspominałem w innym wątku ludzie "robią na tym" doktoraty tylko ze moce idą w setki kVA lub wręcz setki MVA - w takich wypadkach dochodzenie do stabilności układu zajmuje nie setki milisekund ale w skrajanych wypadkach dziesiątki sekund.
    W wypadkach małych mocy najczęściej stosuje się wspomniane już układy z NTC/rezystorami i przekaźnikami.
  • #26
    bb84
    Poziom 21  
    Dla ścisłości, w poprzednim pytaniu miałem na myśli sam NTC w uzwojeniu pierwotnym, bez przekaźnika. Takie rozwiązanie mam we wzmacniaczu (NTC MF72-2) dla transformatora 300W.
  • #27
    Pokrentz
    Poziom 21  
    Można samo NTC, nie ma problemu przy niewielkich mocach. W zasilaczu komputerowym tez mam NTC "gołe" na wejściu, żeby kondensatory filtru wejściowego, ładowane bezpośrednio prostowanym napięciem sieci nie zabiły bezpieczników. Przekaźnik to takie ulepszenie, żeby termistor się nie grzał niepotrzebnie. No i przekaźnik zwierając termistor eliminuje bezwładność termiczną termistora - w czasie chwilowego wzrostu poboru mocy termistor ograniczy prąd na uzwojeniu pierwotnym (bo musiałby się rozgrzać jeszcze trochę bardziej) a od strony zasilanego urządzenia będzie to widziane jako ograniczenie mocy transformatora. Ale to są normalnie nieistotne szczegóły. Chyba, że projektujesz hi-endowy sprzęt audio...
  • #28
    Cezary_
    Poziom 16  
    deus.ex.machina napisał:
    Cezary_ napisał:
    Zdaje mi się, że przy załączaniu nie ma to sensu, bowiem prąd jeszcze nie płynie i na pewno "zero" prądu jest równoznaczne z "zerem" napięcia.

    http://www.te.com/commerce/DocumentDelivery/D...v&DocNm=13C3206_AppNote&DocType=CS&DocLang=EN

    Mój post dotyczył tego:
    Pokrentz napisał:
    Tu chodzi o to, żeby włączać transformator tak, żeby zero wypadało na PRĄD

    Powtórzę: w ujęciu analitycznym przed włączeniem nie ma sensu mówienie o jakimkolwiek zerze. W chwili włączenia prąd i tak zawsze jest równy zero i dopiero zaczyna narastać.
  • #29
    ciapciok
    Poziom 20  
    Co stanie się z opornikiem 68R, gdy przepali się bezpiecznik 315mA i nie zadziała tym samym układ soft startu?
  • #30
    Rafał 116
    Poziom 17  
    Zdarzyła się taka sytuacja podczas prób. Zapomniałem włożyć bezpiecznika i zasilacz był dość słaby. Zauważyłem to od razu, jednak przy niezorientowanym użytkowniku ukaże znaki dymne.