Revisión del diseño del limitador de corriente de irrupción de red personalizado de 25 A

Diseñé un circuito limitador de corriente de irrupción y agradecería una revisión de expertos con más experiencia en este tipo de cosas. La carga será de alrededor de 50 x 19 V CC a 3,5 A fuentes de alimentación lineales conectadas en paralelo con una carga de estado estable de hasta alrededor de 20 A a 230 V CA.

Hay algunos requisitos específicos que motivaron mi propio diseño en lugar de una versión estándar:

• Necesito 25 A @ 230 VAC, y la mayoría de las variedades comerciales parecen ser de 16 A (demasiado bajo) o 30 A (demasiado alto).
• Un limitador de corriente de entrada de 25 A que encontré y probé en realidad no se limitaba a 25 Apk, sino a más (más allá de 35 A donde se dispara mi fusible).
• El lugar donde irá esto tiene limitaciones mecánicas considerables; la mayoría de los paquetes comerciales simplemente no encajan.

Aquí está mi esquema:

Como es típico con los circuitos limitadores de corriente de irrupción, para evitar la pérdida de energía en los NTC durante el estado estable (que a 25 A es significativo, alrededor de 200 W), cortocircuito los NTC con un relé después de un breve retraso (~0.6 segundos, dependiendo). sobre la tolerancia).

También hay un interruptor de disparo térmico de modo que si los NTC se calientan demasiado , la corriente se disparará y permanecerá apagada hasta que se apague y vuelva a encender (para que el circuito no cambie de encendido a apagado cuando los NTC se calientan y se enfrían). Este es mi propio invento (que yo sepa) pero no lo he probado antes. Lo simulé en SPICE y parece funcionar.

La secuencia prevista cuando se suministra energía por primera vez al circuito es la siguiente:

1. Sin alimentación, los relés están inicialmente abiertos.
2. Cuando se proporciona inicialmente la alimentación de red, el transformador la reduce a un nivel manejable (20 VCApp). Los condensadores y el regulador LM317 convierten esta CA en 12 VCC.
3. Inicialmente, las entradas no inversoras a N2A, N2B y N2C son de 0 V debido a los condensadores C8 y C9 (la corriente a través de R7, luego R9/R11 aún no ha tenido tiempo de cargar C8 y C9). Esto significa que estos comparadores cortan su salida a tierra (son del tipo de salida de colector abierto), por lo que el voltaje de la fuente de compuerta en T1 y T2 es 0 V y los relés permanecen apagados.
4. La entrada inversora de N2D es inicialmente de alrededor de 2,4 V CC. La entrada no inversora es de 4,2 VCC. Por lo tanto, el LM339 está inicialmente en modo de salida de alta Z, por lo que el pull-up a través de R7/R8 establece la salida en 4,2 VCC. Después de 0,1 segundos, la entrada no inversora de N2B superará la entrada inversora de 3 V CC y entrará en el modo de salida de alta Z, lo que permitirá que se desarrollen 12 V en la fuente de puerta de T1 y encienda el relé izquierdo. Esto permite que la corriente fluya hacia la carga a través de los NTC R14 y R15.
5. Después de 0,6 segundos, N2A y N2C también pasan al modo Z alto, activando el relé derecho y cortocircuitando los NTC.
6. El circuito opera en estado estable hasta el momento en que el sensor de temperatura mide más de 150°C. En este punto, la entrada inversora excede la entrada no inversora y, por lo tanto, la salida de N2D se cortocircuita a tierra, lo que a su vez apaga el relé izquierdo después de aproximadamente 0,1 segundos, eliminando la carga. Debido a que la salida en cortocircuito también está conectada a la entrada no inversora, el voltaje de la entrada inversora siempre excede al de la no inversora y, por lo tanto, el circuito permanece apagado hasta que se enciende y apaga.

Algunas notas:

• Opté por un suministro regulado lineal sobre el modo de conmutación por simplicidad y máxima longevidad.
• Los diodos supresores de voltaje transitorio en paralelo a los relés (además de los diodos normales para amortiguar la fuerza contraelectromotriz inducida) están ahí para acortar el tiempo de arco de los contactos del relé cuando se cierran y abren, para prolongar la vida útil de los contactos. Esta idea la tomé del nuevo libro Art of Electronics x-chaps. Esta es una compensación entre el arco empleado en el tiempo y la fuerza contraelectromotriz máxima inducida.
• Hay muchos tiempos a los que prestar atención aquí: qué tan rápido aparece el riel de 12 VCC en comparación con las entradas del comparador, etc. Solo necesito tres de estos circuitos para mi aplicación y puedo hacer ajustes a los valores de los capacitores, etc. para probar para que funcione de forma fiable.

No puedo compartir la hoja de datos de la fuente de alimentación porque es confidencial, pero contiene la siguiente información:

• Corriente máxima de entrada a 230 V CA: 0,65 A
• Corriente de irrupción en el peor de los casos: ≤ 0,25 A²s ( ∫ i² dt ) / ≤ 12 A

Puedo abrir una fuente de alimentación para mirar la etapa de entrada, pero sospecho que será un fusible, un transformador toroidal y luego suavizar los condensadores y la regulación (algo similar a lo que tengo en mi diseño). Espero que el transformador sea lo que causa la gran corriente de entrada al encender, ya que en ese momento no tiene campo magnético y, por lo tanto, inicialmente actúa como una resistencia de bajo valor. Desafortunadamente, la hoja de datos no indica la capacitancia / inductancia de entrada directamente, pero tal vez esto se pueda resolver a partir de los valores anteriores.

¿Alguien detecta algún problema? ¿La gente piensa que mi pestillo térmico, tiempos, etc. funcionarán?