A túlmelegedés, a túlfeszültség, a túláram vagy a feszültség vagy az áramkapcsoló eszközök és az áramkör alkatrészeinek túlzott változása miatt meghibásodhat. A túláramtól megvédhetik a biztosítékokat megfelelő helyeken. Hűtőbordák és ventilátorok használhatók a felesleges hő elvezetésére a kapcsolóberendezésekről és egyéb alkatrészekről. Snubber áramkörökre van szükség a feszültség vagy az áram változásának korlátozásához ( in / dt vagy dv / dt ) és a túlfeszültség a be- és kikapcsolás során. Ezeket a félvezető eszközökön helyezik el a védelem érdekében, valamint a teljesítmény javítása érdekében. Statikus dv / dt a tirisztor azon képességének mércéje, hogy egy tranziens feszültség hatására megtartsa a blokkoló állapotot. Ezeket a reléken és a kapcsolókon is használják az ívképződés megakadályozására.
A Snubber áramkör használatának szükségessége
Ezeket a különféle kapcsolóeszközökön, például tranzisztorokon, tirisztorokon stb. Helyezik el. Az ON (BE) állapotból OFF (Kikapcsolva) állapotba kapcsolva az eszköz impedanciája hirtelen magas értékre változik. De ez lehetővé teszi egy kis áram áramlását a kapcsolón. Ez nagy feszültséget indukál az eszközön. Ha ez az áram gyorsabban csökkent, akkor nagyobb az indukált feszültség az eszközön, és ha a kapcsoló nem képes kibírni ezt a feszültséget, a kapcsoló kiég. Tehát segédvonalra van szükség a magas indukált feszültség megakadályozásához
Hasonlóképpen, amikor az átmenet OFF állapotból ON állapotba kerül, az áram egyenetlen eloszlása miatt a kapcsoló területén túlmelegedés történik, és végül megég. Itt is szükség van snubberre, hogy alternatív útvonal készítésével csökkentse az áramot az induláskor.
A kapcsolási módban lévő snuberek a következő funkciók közül egyet vagy többet biztosítanak
- Alakítsa ki egy bipoláris kapcsoló tranzisztor terhelési vezetékét, hogy biztonságos működési területén maradjon.
- A feszültség és áram csökkentése bekapcsolási és kikapcsolási tranziens körülmények között.
- Eltávolítja az energiát egy kapcsoló tranzisztorból, és elvezeti az ellenállásban lévő energiát a csomópont hőmérsékletének csökkentése érdekében.
- A feszültség és áramok változásának sebességének korlátozása a tranziensek során.
- Csökkentse a csengést, hogy korlátozza a kapcsoló tranzisztor csúcsfeszültségét és csökkentse azok frekvenciáját.
RC Snubber áramkörök tervezése:
Sokféle snubber létezik, mint például RC, dióda és szilárdtest snubberek, de a leggyakrabban használt RC snubber áramkör. Ez mind az emelkedésszabályozás, mind a csillapítás mértékére alkalmazható.
Ez az áramkör egy kapcsolón keresztül összekapcsolt kondenzátor és soros ellenállás. A Snubber áramkörök tervezéséhez. Az energiamennyiségnek el kell oszlania a snubber ellenállásban, amely megegyezik a kondenzátorokban tárolt energia mennyiségével. A kapcsolón keresztbe helyezett RC Snubber használható a csúcsfeszültség csökkentésére a kikapcsoláskor és a gyűrű megvilágítására. Az RC snubber áramkör lehet polarizált vagy nem polarizált. Ha feltételezzük, hogy a forrás elhanyagolható impedanciával rendelkezik, akkor a legrosszabb esetben a csúcsáram a snubber áramkörben van
I = Vo / Rs és I = C.dv / dt
Előre polarizált RC Snubber áramkör
Megfelelő, előre polarizált RC snubber áramkör esetén egy tirisztort vagy egy tranzisztort egy anti-párhuzamos diódával kötnek össze. R korlátozza a továbblépést dv / dt és R1 korlátozza a kondenzátor kisülési áramát, amikor a Q1 tranzisztor be van kapcsolva. Ezeket túlfeszültségű snuberként használják a feszültség rögzítésére.
Fordított polarizált RC Snubber áramkör
A fordított polarizált snubber áramkör használható a hátramenet korlátozására dv / dt . R1 korlátozza a kondenzátor kisülési áramát.
Nem polarizált snubber áramkör
Nem polarizált snubber áramkört használnak, ha pár kapcsolóeszközt használnak párhuzamosan. Az ellenállás és a kondenzátor értékeinek meghatározásához egyszerű tervezési technika használható. Ehhez optimális kialakításra van szükség. Ezért komplex eljárást fognak alkalmazni. Ezeket fel lehet használni a tirisztorok védelmére.
Kondenzátorok kiválasztása:
A snubber kondenzátorokat magas csúcs- és RMS-áramnak és nagynak teszik ki dv / dt . Példa erre egy tipikus RCD snubber kondenzátor be- és kikapcsolása. Az impulzus csúcs- és RMS-amplitúdója magas lesz. A kondenzátornak két követelménynek kell megfelelnie. Először is, a snubber kondenzátorban tárolt energiának nagyobbnak kell lennie, mint az áramkör induktivitásának energiája. Másodszor, a szaggatott áramkörök időállandójának kicsinek kell lennie a várt idő legrövidebbéhez képest, általában a bekapcsolási idő 10% -ához. Azzal, hogy lehetővé teszi az ellenállás hatékony csengetési frekvenciáját, ezt a kondenzátort használják a kapcsolási frekvencián történő szóródás minimalizálására. A legjobb megoldás az, ha a kondenzátor impedanciáját megegyezik az ellenállással a csengetési frekvencián.
Ellenállások kiválasztása:
Fontos, hogy az RC snubberben R alacsony öninduktivitással rendelkezzen. Az R induktivitása növeli a csúcsfeszültséget, és hajlamos lesz legyőzni a snubber célját. Alacsony induktivitás is kívánatos lesz az R számára a snubberben, de ez nem kritikus, mivel egy kis induktivitás hatása kissé megnöveli a C visszaállítási idejét, és csökkenti a kapcsolás csúcsáramát bekapcsoláskor. Az R normál választása általában a szénösszetétel vagy a fémfilm. Az ellenállás teljesítményének disszipációjának függetlennek kell lennie az R ellenállástól, mert a kondenzátorban tárolt energiát elvezeti a kondenzátor minden egyes feszültségátmeneténél. Ha az ellenállást a jellemző impedanciának választjuk, akkor a csengés jól csillapodik.
Ha összehasonlítjuk a gyors kialakítást az optimális kialakítással, a szükséges ellenállóképesség csökken. Általában a „Gyors” kialakítás teljesen megfelelő a végleges tervezéshez. Az „Optimális” megközelítés csak akkor megy, ha az energiahatékonyság és a méret korlátai diktálják az optimális tervezés szükségességét.
RC Snubber áramkörök használata:
A fent említett funkcionalitás miatt a tirisztoroknak, a triakoknak és a reléknek szükségük van snubber áramkörökre a feszültségemelkedés szabályozásához.
Kapcsolási rajz a feszültség változásának szabályozására
Továbbá választható a csillapítási tényező. Nagyobb csillapítási tényező rövidebb lengési időt eredményez az oszcilláló áramkörön. A fenti kapcsolási rajzon egy áramkört helyeznek el, amely csökkenti a csúcsfeszültséget a kikapcsoláskor és meggyújtja a gyűrűt.
