Datorită supraîncălzirii, supratensiunea, supracurentul sau schimbarea excesivă a dispozitivelor de comutare a tensiunii sau curentului și a componentelor circuitului pot eșua. De la supracurent pot fi protejate prin plasarea siguranțelor în locații adecvate. Radiatoarele și ventilatoarele pot fi utilizate pentru a îndepărta excesul de căldură de la dispozitivele de comutare și alte componente. Sunt necesare circuite snubber pentru a limita rata de schimbare a tensiunii sau curentului ( în / dt sau dv / dt ) și supratensiune în timpul pornirii și opririi. Acestea sunt plasate pe dispozitivele semiconductoare pentru protecție, precum și pentru a îmbunătăți performanța. Static dv / dt este o măsură a capacității unui tiristor de a păstra o stare de blocare sub influența unui tranzitor de tensiune. Acestea sunt, de asemenea, utilizate pe relee și comutatoare pentru a preveni arcarea.
Necesitatea utilizării circuitului Snubber
Acestea sunt plasate pe diferite dispozitive de comutare, cum ar fi tranzistoare, tiristoare, etc. Trecerea de la starea ON la OFF are ca rezultat impedanța dispozitivului la o valoare ridicată. Dar acest lucru permite unui curent mic să curgă prin comutator. Acest lucru induce o tensiune mare pe dispozitiv. Dacă acest curent redus la o viteză mai mare este tensiunea indusă de pe dispozitiv și, de asemenea, dacă comutatorul nu este capabil să reziste acestei tensiuni, comutatorul devine ars. Deci, este necesară o cale auxiliară pentru a preveni această tensiune indusă ridicată
În mod similar, atunci când tranziția este de la starea OFF la ON, din cauza distribuției inegale a curentului prin zona comutatorului va avea loc supraîncălzirea și în cele din urmă va fi arsă. Aici, de asemenea, snubber este necesar pentru a reduce curentul la început, făcând o cale alternativă.
Snubbers în modul de comutare oferă una sau mai multe dintre următoarele funcții
- Formați linia de încărcare a unui tranzistor de comutare bipolar pentru a-l menține în zona sa de operare sigură.
- Reducerea tensiunilor și curenților în timpul condițiilor tranzitorii de pornire și oprire.
- Îndepărtează energia dintr-un tranzistor de comutare și disipă energia într-un rezistor pentru a reduce temperatura de joncțiune.
- Limitarea ratei de schimbare a tensiunii și curenților în timpul tranzitorilor.
- Reduceți sunetul pentru a limita tensiunea de vârf pe un tranzistor de comutare și scăderea frecvenței acestora.
Proiectarea circuitelor RC Snubber:
Există multe tipuri de snubbers, cum ar fi RC, diode și snubbers în stare solidă, dar cel mai frecvent utilizat este circuitul RC snubber. Acest lucru este aplicabil atât pentru rata de control a creșterii, cât și pentru amortizare.
Acest circuit este un condensator și o rezistență de serie conectată printr-un comutator. Pentru proiectarea circuitelor Snubber. Cantitatea de energie este de disipat în rezistența snubber este egală cu cantitatea de energie stocată în condensatori. Un RC Snubber plasat peste întrerupător poate fi utilizat pentru a reduce tensiunea de vârf la oprire și pentru a aprinde inelul. Un circuit de snubber RC poate fi polarizat sau nepolarizat. Dacă presupuneți că sursa are o impedanță neglijabilă, cel mai rău caz curent de vârf în circuitul snubber este
I = Vo / Rs și I = C.dv / dt
Circuit RC Snubber polarizat înainte
Pentru un circuit de snubber RC polarizat înainte, un tiristor sau un tranzistor sunt conectați la o diodă anti-paralelă. R va limita transmiterea dv / dt iar R1 limitează curentul de descărcare al condensatorului atunci când tranzistorul Q1 este pornit. Acestea sunt utilizate ca snubbers de supratensiune pentru a prinde tensiunea.
Circuit polarizat inversat RC Snubber
Circuitul polarizat invers al snubber-ului poate fi utilizat pentru a limita reversul dv / dt . R1 va limita curentul de descărcare al condensatorului.
Un circuit nepolarizat
Un circuit nepolarizat se folosește atunci când se utilizează o pereche de dispozitive de comutare în antiparalel. Pentru determinarea valorilor rezistorului și condensatorului poate fi utilizată o tehnică simplă de proiectare. Pentru aceasta este nevoie de un design optim. Prin urmare, va fi utilizată o procedură complexă. Acestea pot fi folosite pentru protecție și tiristoare.
Selectarea condensatoarelor:
Condensatoarele snubber sunt supuse unor curenți de vârf și RMS mari și mari dv / dt . Un exemplu este pornirea și oprirea vârfurilor de curent într-un condensator tipic RCD. Pulsul va avea amplitudini de vârf și RMS ridicate. Condensatorul snubber trebuie să îndeplinească două cerințe. În primul rând, energia stocată în condensatorul snubber trebuie să fie mai mare decât energia din inductanța circuitului. În al doilea rând, constanta de timp a circuitelor snubber ar trebui să fie mică în comparație cu cea mai scurtă perioadă de timp așteptată, de obicei 10% din timp. Permițând rezistenței să fie eficientă în frecvența de apelare, acest condensator este utilizat pentru a minimiza disiparea la frecvența de comutare. Cel mai bun design este selectarea impedanței condensatorului care este aceeași cu cea a rezistenței la frecvența de apel.
Selectarea rezistențelor:
Este important ca R în snubber-ul RC să aibă inductivitate scăzută. Inductanța în R va crește tensiunea de vârf și va tinde să învingă scopul snubber-ului. Inductanța scăzută va fi, de asemenea, de dorit pentru R în snubber, dar nu este critică, deoarece efectul unei cantități mici de inductanță este de a crește ușor timpul de resetare a lui C și va reduce curentul de vârf în comutator la pornire. Alegerea normală a lui R este de obicei compoziția de carbon sau pelicula de metal. Disiparea puterii rezistorului trebuie să fie independentă de rezistența R, deoarece disipă energia stocată în condensatorul snubber în fiecare tranziție de tensiune din condensator. Dacă selectăm rezistența ca impedanță caracteristică, sunetul este bine amortizat.
Atunci când se compară proiectarea rapidă cu cea optimă, capacitatea necesară a rezistorului snubber va fi redusă. De obicei, proiectarea „rapidă” este complet adecvată pentru proiectarea finală. Trecerea la abordarea „optimă” este doar dacă eficiența energetică și constrângerile de dimensiune dictează necesitatea unui design optim.
Utilizarea circuitelor RC Snubber:
Datorită funcționalității sale, așa cum s-a menționat mai sus, Tiristoarele, Triac-urile și releele au nevoie de circuite snubber pentru a controla creșterea tensiunii.
Diagrama circuitului pentru controlul ratei de schimbare a tensiunii
Mai mult, poate fi ales factorul de amortizare. Un factor de amortizare mai mare va duce la un timp de oscilare mai scurt pe circuitul oscilant. În schema de circuite de mai sus, este plasat un circuit de snubber pentru a reduce tensiunea de vârf la oprire și pentru a aprinde inelul.
