RCD szubber - működési elv és számítási példa

Az oka annak, hogy igénybe veszik az okakat

A teljesítményimpulzus-átalakító fejlesztése során (különösen az erőteljes push-pull és előremenő topológiás eszközöknél, ahol a váltás kemény üzemmódokban történik), ügyelni kell arra, hogy a teljesítmény-kapcsolókat megvédjük a feszültségromlástól.

Annak ellenére, hogy a terepmunka dokumentációja a lefolyó és a forrás közötti maximális feszültséget jelzi 450, 600 vagy akár 1200 voltnál, a csatornában egy véletlenszerű nagyfeszültségű impulzus elegendő lehet a drága (akár nagyfeszültségű) kulcs megtöréséhez. Ezenkívül a szomszédos áramkör elemei, beleértve a szűkös meghajtót is, támadás alá kerülhetnek.

Egy ilyen esemény azonnal sokféle problémát okoz: hol lehet hasonló tranzisztorot szerezni? Most eladó? Ha nem, mikor jelenik meg? Mennyire lesz az új terepmunka? Ki, mikor és milyen pénzért vállalja el mindez forrasztását? Meddig tart az új kulcs, és nem fogja megismételni elődje sorsát? stb. és így tovább.

Mindenesetre jobb, ha azonnal biztonságban vagyunk, és még az eszköz tervezési szakaszában tegyünk intézkedéseket az ilyen problémák megakadályozására a gyökérzetben. Szerencsére hosszú ideje ismert egy passzív komponenseken alapuló megbízható, olcsó és könnyen megvalósítható megoldás, amely népszerűvé vált a nagyfeszültségű készülékek rajongói és a szakemberek körében. Ez a legegyszerűbb RCD zömökről szól.

Az impulzus-átalakítók esetében a transzformátor vagy induktor elsődleges tekercsének induktivitása a tranzisztor leeresztő áramkörében van. A tranzisztor éles kikapcsolásával olyan körülmények között, amikor a kapcsolt áram még nem csökkent biztonságos értékre, az elektromágneses indukció törvénye szerint nagy teherbíró feszültség jelenik meg a tekercsen, arányos a tekercs induktivitásával és a tranzisztor sebességével a vezető állapotból a zárolt állapotba.

Ha az elülső oldal elég meredek, és a tekercs teljes induktivitása a tranzisztor lefolyó áramkörében szignifikáns, akkor a drain és a forrás közötti nagy feszültségnövekedés azonnal katasztrófához vezet. A tranzisztor reteszelésének ezen hőszaporodási sebességének csökkentése és megkönnyítése érdekében egy RCD súrolót helyezünk a csatorna és a védett kulcs forrása közé.

Hogyan működik az RCD szubber?

Az RCD gubanc a következőképpen működik. Abban a pillanatban, amikor a tranzisztor le van zárva, az elsődleges tekercs árama induktivitása miatt azonnal nem csökkenhet nullára. És ahelyett, hogy a tranzisztorot elégetné, a töltés nagy EMF hatására a D diódán keresztül a szubber áramkör C kondenzátora felé rohan, töltve és a tranzisztor az átmeneten keresztül kis áram lágy üzemmódjában zárul.

Amikor a tranzisztor újra kinyílik (hirtelen átáll a következő kapcsolási periódusra), a kipufogókondenzátor kiürül, de nem a csupasz tranzisztoron keresztül, hanem az R kipufogóellenálláson keresztül. És mivel a kipufogóellenállás ellenállása többszöröse, mint a csomópont ellenállása A kondenzátorban tárolt energia fő részét pontosan az ellenálláson kell elosztani, nem pedig a tranzisztoron. Így az RCD süllyedő elnyel és eloszlatja a hamis nagyfeszültségű c induktivitás energiáját.

Snubber lánc kiszámítása

P az eloszlatott teljesítmény a C ütköző ellenálláson, a kipufogó kondenzátor kapacitása t a tranzisztor zárolási ideje, amely alatt a kipufogó kondenzátort fel kell tölteni. U a maximális feszültség, amelyre a kipufogó kondenzátor töltődik. hangtompító (tranzisztor kapcsolási frekvenciája)

A védő gyűrűelemek értékeinek kiszámításához az induláshoz azt az időt állítják be, amelybe ezen áramkörben a tranzisztor a vezető állapotból a reteszelt állapotba kerül. Ez alatt az idő alatt a kipufogókondenzátornak elegendő időnek kell lennie a diódán keresztüli töltésre. Itt figyelembe vesszük a tekercselés átlagos áramát, amelytől védeni kell. A konverter tekercsének tápfeszültsége lehetővé teszi a megfelelő maximális feszültségű kondenzátor kiválasztását.

Ezután ki kell számolnia azt a teljesítményeket, amelyet az ütköző ellenállás eloszlat, majd ezt követően a kapott RC áramkör időparaméterei alapján válassza ki az ellenállás konkrét értékét. Ezenkívül az ellenállás ellenállása nem lehet túl kicsi, hogy amikor a kondenzátor rajta keresztül ürül, a maximális kisülési áram impulzus az üzemi árammal együtt nem haladja meg a tranzisztor kritikus értékét. Ez az ellenállás nem lehet túl nagy, így a kondenzátornak még van ideje lemerülni, miközben a tranzisztor kidolgozza a működési időszak pozitív részét.

Nézzünk meg egy példát.

A hálózati push-pull inverter (a tápfeszültség amplitúdója 310 volt), 2 kW-ot fogyaszt, 40 kHz frekvencián működik, és a kulcsok maximális feszültsége a csatorna és a forrás között 600 volt. Ki kell számítani ezeknek a tranzisztoroknak az RCD zavargását. Legyen a tranzisztor kikapcsolási ideje az áramkörben 120 ns.

Az átlagos tekercselő áram 2000/310 = 6,45 A. Hagyja, hogy a kulcs feszültsége ne haladja meg a 400 voltot. Ezután C = 6,45 * 0,000000120 / 400 = 1,935 nF. Kiválasztunk egy filmkondenzátort, amelynek kapacitása 2,2 nF, 630 voltos. Az egyes zavargépek által elnyelt és eloszlatott teljesítmény 40 000 periódusra P = 40 000 * 0,0000000022 * 400 * 400/2 = 7,04 W.

Tegyük fel, hogy a két tranzisztor mindegyikének minimális impulzus üzemi ciklusa 30%. Ez azt jelenti, hogy az egyes tranzisztorok minimális nyitási ideje 0,3 / 80 000 = 3,75 μs, figyelembe véve az elejét, 3,65 μs-t veszünk. Időnk 5% -át vesszük a 3 * RC-hez, és hagyjuk, hogy a kondenzátor ebben az időben szinte teljesen lemerüljön. Ezután 3 * RC = 0,05 * 0,00000365. Innentől (C = 2,2 nF helyettesítő) R = 27,65 ohmot kapunk.

Telepítünk két öt wattos 56 ohmos ellenállást párhuzamosan a kétütemű ütközőnkbe, és 28 ohmot kapunk minden ütközőn. A kipufogógáz működéséből származó impulzusáram, amikor a kondenzátor az ellenálláson keresztül ürül, 400/28 = 14,28 A - ez az impulzus áram, amely az egyes szakaszok elején áthalad a tranzisztoron. A legnépszerűbb teljesítménytranzisztorok dokumentációja szerint számukra a legnagyobb megengedett impulzusáram legalább négyszer meghaladja a maximális átlagos áramot.

Ami a diódát illeti, egy impulzus diódát helyezünk az RCD szonda áramkörébe ugyanolyan maximális feszültséggel, mint a tranzisztor, és képes ellenállni az ezen átalakító primer áramkörén át áramló maximális áramnak egy impulzus alatt.