Управление нагрузкой 220В до 0,6А

Автор: OldFatCat
Опубликовано 19.04.2018
Создано при помощи КотоРед.

Добрый день, любители биполярных усов и хвостов высокого напряжения!
Назрела необходимость сделать небольшой модуль для управления нагрузками 220 вольт с потреблением до 0,6 ампера. Управление – от логической схемы на 561 серии.
Для такого случая нашлись замечательные миниатюрные симисторы MAC97A6. Они позиционируются как управляемые от уровня логических схем, но при внимательном изучении даташита выяснилось что в квадранте T2- G+ есть некоторый провал характеристик – значит управление надо сделать переменным током для получения максимальной нагрузки и минимизации нагрева симистора. Для этих целей существуют специальные оптроны, например MOC3083. Но таких в наличии не было, зато с давних времен остались сдвоенные АОТ101. Немного порисовал, посчитал – и получилась вот такая схема:

Из плюсов получилось – достаточно миниатюрно и платил только за симисторы, макетную плату и клеммы для подключения нагрузки, остальное из старых запасов.
Из минусов – цепочка R_2 – D01 потребляет ток все время, независимо от состояния сигнала управления. Но этим я решил пренебречь.
Светодиод LED_8 не является функционально необходимым, но мне хотелось видеть, на каком канале есть управляющее напряжение. В случае удаления его из схемы надо пересмотреть сопротивление R_1 в сторону увеличения.
Цепочка R_4, R_3, TR2 для меня была необходима, так как управление использовалось от КМОП микросхем 561 серии – у них очень маленький выходной ток. При использовании ТТЛ логики или микроконтроллеров выход микросхемы можно подключать прямо к нижнему по схеме выводу LED8. В этом случае включение будет осуществляться уровнем 0, а не 1 как на моей исходной схеме.
Резистор R_1 = 510 для питания 8в. Делал уже аналогичную схему для 5-вольтового питания, там было достаточно 51 Ом.
Резистор R_2 использовал от 92к до 150к – во всех случаях работало устойчиво.
Вместо симметричного стабилитрона КС162 можно использовать два последовательно включенных навстречу друг другу обычных стабилитрона напряжением 5,6-9,1В. Но в паре они должны быть с одинаковым напряжением.
С активной нагрузкой и индуктивной (первичная обмотка трансформатора) все работает устойчиво. С энергосберегающими лампами были непонятные разовые включения при отсутствии управляющего напряжения. Поразмыслив, добавил к ним последовательно небольшую индуктивность – использовал как раз нагрузочные дроссели из перегоревших энергосберегающих. Все пришло в норму.
Собрана первая трехканальная схема была на макетной плате.

Для обеспечения электробезопасности я под корпусами оптронов срезал два ряда площадок, отделив низковольтную часть от высоковольтной. А в высоковольтной части дополнительно срезал почти все неиспользуемые площадки. Монтаж просьба не критиковать – разработчик из меня всегда был много лучше чем монтажник.

Ответы на незаданные вопросы:
• Почему напряжение питания +8В? – у меня много 8-ми вольтовых стабилизаторов, а 561 логика хорошо работает в диапазоне 5…15 вольт
• Какими расчетами получены значения резисторов 22к, 510, 51? – никакими. Таких резисторов много в моих старых запасах, я просто из имеющегося ассортимента подбирал наиболее подходящие. А вот одноваттный резистор для высоковольтной части пришлось посчитать.
• Можно ли использовать другие симисторы? – более мощные серии, например BTA06-600 имеющиеся у меня – нельзя из-за много большего тока управления. А вот по окончании MAC97A6 которых у меня было немного, я заказал на ebay BT131-600 на 1 ампер – с ними замечательно работает без изменения схемы.

Все вопросы в Форум.