RCD snubber - çalışma prensibi ve hesaplama örneği

Snubbers kullanımına başvurmalarının nedeni

Bir güç darbesi dönüştürücüsünün geliştirilmesi sırasında (özellikle zor modlarda anahtarlamanın gerçekleştiği güçlü itme-çekme ve ileri topoloji cihazları için), güç anahtarlarını voltaj bozulmasından korumak için dikkat edilmelidir.

Saha çalışması dokümantasyonunun, drenaj ve kaynak arasındaki 450, 600 veya 1200 voltta maksimum voltajı göstermesine rağmen, tahliye üzerindeki bir rastgele yüksek voltaj darbesi pahalı (hatta yüksek voltajlı) anahtarı kırmak için yeterli olabilir. Ayrıca, kıt bir sürücü de dahil olmak üzere devrenin komşu elemanları saldırıya uğrayabilir.

Böyle bir olay hemen bir grup soruna yol açacaktır: benzer bir transistör nereden alınır? Şimdi satışta mı? Değilse, ne zaman görünecek? Yeni saha çalışması ne kadar iyi olacak? Bütün bunları lehimlemek için kim, ne zaman ve hangi parayı üstlenecek? Yeni anahtar ne kadar sürecek ve selefinin kaderini tekrarlamayacak mı? vb.

Her durumda, hemen güvenli olmak daha iyidir ve cihazın tasarım aşamasında bile, bu tür sorunları kökte önlemek için önlemler alın. Neyse ki, pasif bileşenlere dayanan güvenilir, ucuz ve uygulaması kolay bir çözüm, yüksek voltajlı güç ekipmanlarının ve profesyonellerin hem hayranları arasında popüler hale gelen uzun zamandır bilinmektedir. En basit RCD snubber hakkında.

Geleneksel olarak puls dönüştürücüler için, bir transformatörün veya indüktörün birincil sargısının endüktansı, bir transistörün tahliye devresine dahil edilir. Ve anahtarlanan akımın henüz güvenli bir değere düşmediği koşullar altında transistörün keskin bir şekilde kapanmasıyla, elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, sargı üzerinde, sargının endüktansı ve transistörün iletken durumdan kilitli duruma geçiş hızı ile orantılı olarak yüksek bir voltaj görünecektir.

Ön yeterince dikse ve transistörün tahliye devresindeki sargının toplam endüktansı önemliyse, tahliye ve kaynak arasındaki yüksek voltaj artışı anında felakete yol açacaktır. Transistörün kilitlenmesinin bu termal büyüme hızını azaltmak ve kolaylaştırmak için, tahliye ile korunan anahtarın kaynağı arasına bir RCD saptırma parçası yerleştirilir.

RCD snubber nasıl çalışır?

RCD snabber aşağıdaki gibi çalışır. Transistör kilitlendiğinde, endüktansından dolayı birincil sargının akımı anında sıfıra düşemez. Ve transistörü yakmak yerine, yüksek EMF'nin etkisi altındaki yük, D diyotundan snubber devresinin C kapasitörüne akar, şarj eder ve transistör, geçişi yoluyla küçük bir akımın yumuşak modunda kapanır.

Transistör tekrar açılmaya başladığında (ani olarak bir sonraki anahtarlama süresine geçer), snubber kapasitör deşarj edilir, ancak çıplak transistörden değil, snubber rezistör R'den boşaltılır. Ve snubber direncinin direnci, kavşak direncinden birkaç kat daha büyüktür. sonra, kapasitörde depolanan enerjinin ana kısmı transistöre değil, dirence tam olarak tahsis edilecektir. Böylece, RCD snubber sahte yüksek voltaj dalgalanma endüktansının enerjisini emer ve dağıtır.

Snubber zinciri hesaplaması

P, snubber direnç üzerinde dağıtılan güç C, snubber kapasitörün kapasitansı t t Snubber kapasitörün şarj edildiği transistörün kilitleme süresi U, snubber kapasitörün şarj edildiği maksimum voltajdır I saniyede kaç kez kapanana kadar transistörden geçen akımdır snabber (transistör anahtarlama frekansı)

Koruyucu saptırma elemanlarının değerlerini hesaplamak için, bir başlangıç ​​için, bu devredeki transistörün iletken bir durumdan kilitli bir duruma geçeceği zamana göre ayarlanırlar. Bu süre boyunca, snubber kapasitörünün diyottan şarj olması için zamanı olmalıdır. Burada, korunmanın gerekli olduğu güç sargısının ortalama akımı dikkate alınır. Ve dönüştürücü sargısının besleme voltajı, uygun bir maksimum voltaja sahip bir kapasitör seçmenize izin verecektir.

Daha sonra, snubber direnci tarafından dağıtılacak gücü hesaplamanız ve bundan sonra elde edilen RC devresinin zaman parametrelerine göre belirli direnç değerini seçmeniz gerekir. Ayrıca, direncin direnci çok küçük olmamalıdır, böylece kapasitör içinden deşarj olmaya başladığında, maksimum deşarj akımı darbesi çalışma akımı ile birlikte transistör için kritik değeri aşmaz. Bu direnç çok büyük olmamalıdır, böylece transistör çalışma süresinin pozitif kısmını çalışırken kondansatörün hala deşarj süresi vardır.

Bir örneğe bakalım.

2 kW güç tüketen bir ağ itme-çekme invertörü (310 volt besleme voltajının genliği) 40 kHz frekansında çalışır ve tahliye ile anahtarları için kaynak arasındaki maksimum voltaj 600 volttur. Bu transistörler için RCD snubber'ı hesaplamak gerekir. Devredeki transistörün kapanma süresi 120 ns olsun.

Ortalama sargı akımı 2000/310 = 6.45 A. Anahtardaki voltajın 400 volt'u geçmemesine izin verin. Sonra C = 6.45 * 0.000000120 / 400 = 1.935 nF. 630 voltta 2,2 nF kapasiteli bir film kondansatörü seçiyoruz. Her bir snubber tarafından 40.000 periyot boyunca emilen ve harcanan güç P = 40.000 * 0.0000000022 * 400 * 400/2 = 7.04 W olacaktır.

İki transistörün her birindeki minimum darbe görev döngüsünün% 30 olduğunu varsayalım. Bu, her bir transistörün minimum açık kalma süresinin 0,3 / 80,000 = 3,75 μs olacağı anlamına gelir, ön dikkate alınarak 3,65 μs alırız. 3 * RC için bu sürenin% 5'ini alıyoruz ve bu süre zarfında kapasitörün neredeyse tamamen boşalmasına izin veriyoruz. Sonra 3 * RC = 0.05 * 0.00000365. Buradan (ikame C = 2.2 nF) R = 27.65 Ohm elde ederiz.

İki stroklu her bir snubberde paralel olarak 56 Ohm'luk iki adet beş watt'lık direnç takıyoruz ve her bir snubber için 28 Ohm alıyoruz. Kondansatör dirençten deşarj olduğunda snubber'ın çalışmasından kaynaklanan darbe akımı 400/28 = 14.28 A'dır - bu, her dönemin başında transistörden geçen pulstaki akımdır. En popüler güç transistörlerinin belgelerine göre, onlar için izin verilen maksimum darbe akımı maksimum ortalama akımı en az 4 kat aşar.

Diyot gelince, RCD saptırma devresine transistörünki ile aynı maksimum voltajda bir darbe diyotu yerleştirilir ve bu dönüştürücünün birincil devresinden bir darbede akan maksimum akıma dayanabilir.

Comments

[#1 Egor]

İyi net açıklama.