交流/直流負載的浪涌電流限制器（軟啟動器）

浪涌電流/接通浪涌是電氣設(shè)備首次開啟時所吸收的最大瞬時輸入電流。浪涌電流遠高于負載的穩(wěn)態(tài)電流，這是許多問題的根源，例如保險絲熔斷，負載故障，負載的壽命縮短，開關(guān)觸點上的火花等。下圖顯示了捕獲到的浪涌電流現(xiàn)象Siglent SDS1104X-E示波器。長峰很明顯。在本文中，我嘗試使用簡單但有效的解決方案來解決此問題。我介紹了兩種適用于交流和直流負載的電路。

在SDS1104X-E DSO上捕獲的浪涌電流尖峰（單發(fā)模式）

交流軟起動器

圖1顯示了該設(shè)備的示意圖。P1用于將220V-AC輸入和ON / OFF開關(guān)連接到電路。C1用于降低交流電壓。C1的值還決定了其余電路要使用的無變壓器電源的電流處理率。在此應(yīng)用中，470nF就足夠了。當用戶斷開設(shè)備與電源的連接時，R1會使C1放電，以避免任何不希望的高壓沖擊。R2是一個用于限制電流的1W電阻器。

圖1交流軟起動器示意圖

BR1是DB107-G橋式整流器[1]，已用于將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。C2減小紋波，R3在關(guān)斷時使C2放電。而且，它提供了最小的負載以將整流電壓保持在合理的水平。R4降低電壓并限制其余電路的電流。D1是一個15V的齊納二極管，已被用來將電壓限制在15V以下。C3，R5和R6為繼電器建立一個計時器網(wǎng)絡(luò)。這意味著它會延遲繼電器激活。R6值是必不可少的，降低電壓不應(yīng)太低，也不能降低網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間。1K為較高的ON / OFF切換速度提供了令人滿意的放電率。通過我的實驗，該網(wǎng)絡(luò)可以提供足夠的延遲和響應(yīng)時間，

Q1是NPN BD139 [2]晶體管，用于激活/禁用繼電器。D2保護Q1免受繼電器的電感器反向電流的影響。R7是5W串聯(lián)電阻，用于限制接通浪涌電流。短暫的延遲后，繼電器會使電阻器短路，并將全部功率施加給負載。R7的值已設(shè)置為27R。您可以根據(jù)您的負載或應(yīng)用程序對其進行修改。

直流軟起動器

圖2顯示了直流軟啟動器的示意圖。它是交流軟啟動器的簡化版本，并做了一些小的修改。

圖2直流軟啟動器的示意圖

P1用于將12V電源和ON / OFF開關(guān)連接到板上。R2，R3和C2構(gòu)成繼電器的延遲網(wǎng)絡(luò)。R4是限流電阻。與交流軟啟動器相同，您可以根據(jù)自己的特定負載或應(yīng)用隨意修改延遲網(wǎng)絡(luò)和R4值。

PCB布局

圖3顯示了交流軟啟動器的PCB布局。所有組件包均為DIP。該板是單層的，很容易構(gòu)建。

圖3交流軟啟動器的PCB布局

圖4顯示了直流軟啟動器的PCB布局。與上述相同，所有組件封裝均為DIP，且電路板為單層。

圖4直流軟啟動器的PCB布局

對于這兩種設(shè)計，我都使用了SamacSys的原理圖符號和PCB封裝。具體來說，對于DB107 [3]和BD139 [4]。這些庫是免費的，并遵循工業(yè)IPC標準。我使用了Altium Designer CAD軟件，因此使用了SamacSys Altium插件[5]（圖5）。

圖5SamacSys Altium插件和使用的組件庫

圖6顯示了AC軟啟動器的3D視圖，圖7顯示了DC軟啟動器的3D視圖。

圖6交流軟起動器的3D視圖

圖7直流軟啟動器的3D視圖

部件

圖8顯示了組裝好的交流軟起動器板，圖9顯示了組裝好的直流軟起動器。

圖8組裝的交流軟起動器板（第一原型– R1在背面）

圖9組裝直流軟起動器板

接線圖

圖10顯示了交流軟啟動器的接線圖，圖11顯示了直流軟啟動器的接線圖。

圖10交流軟起動器接線圖

圖11直流軟起動器接線圖

材料清單