RCD snubber - prinsip contoh operasi dan perhitungan

Sebab mereka menggunakan penggunaan snubbers

Semasa pembangunan penukar nadi kuasa (terutamanya untuk peranti topologi tolak-tarik dan ke hadapan yang kuat, di mana beralih berlaku dalam mod keras), penjagaan mesti diambil untuk melindungi suis kuasa dari kerosakan voltan.

Walaupun dokumen dokumentasi lapangan menunjukkan voltan maksimum di antara longkang dan sumber pada 450, 600 atau bahkan 1200 volt, satu nadi voltan tinggi secara rawak di longkang mungkin cukup untuk memecahkan kunci mahal (walaupun voltan tinggi). Selain itu, unsur-unsur jiran litar, termasuk pemandu langka, mungkin diserang.

Kejadian sedemikian segera akan membawa kepada banyak masalah: di mana untuk mendapatkan transistor yang sama? Adakah ia dijual sekarang? Jika tidak, bilakah akan muncul? Berapa baikkah kerja lapangan baru? Siapa, bilakah dan untuk apa wang yang akan dilakukan untuk pateri semua ini? Berapa lama akan kunci baru yang terakhir dan tidak akan mengulangi nasib pendahulunya? dsb. dan sebagainya.

Walau bagaimanapun, adalah lebih baik untuk selamat, dan walaupun pada peringkat reka bentuk peranti mengambil langkah-langkah untuk mengelakkan masalah seperti di akar. Mujurlah, penyelesaian yang boleh dipercayai, murah dan mudah dilaksanakan untuk komponen pasif telah diketahui sejak lama yang telah menjadi popular dengan peminat peralatan kuasa tinggi dan profesional. Ini mengenai snubber RCD yang paling mudah.

Secara tradisional untuk penukar denyut, induktansi penggulungan utama pengubah atau induktor dimasukkan ke dalam litar saliran transistor. Dan dengan penutupan tajam transistor dalam keadaan semasa arus switched belum menurun ke nilai yang selamat, menurut undang-undang induksi elektromagnetik, voltan tinggi akan muncul pada penggulungan, berkadaran dengan induktansi penggulungan dan kelajuan transistor dari keadaan mengendalikan ke keadaan terkunci.

Jika bahagian depan cukup curam, dan jumlah induktansi penggulungan dalam litar saliran transistor adalah penting, maka kadar voltan tinggi yang meningkat di antara longkang dan punca akan mengakibatkan bencana. Untuk mengurangkan dan memudahkan kadar pertumbuhan terma mengunci transistor, satu RCD snubber diletakkan di antara longkang dan sumber kunci yang dilindungi.

Bagaimanakah snubber RCD berfungsi?

Rab snabber berfungsi seperti berikut. Pada masa ini transistor dikunci, arus penggulungan utama, disebabkan oleh induktansinya, tidak dapat serta-merta berkurangan kepada sifar. Dan bukannya membakar transistor, caj, di bawah tindakan EMF yang tinggi, bergegas melalui dioda D ke kapasitor C dari litar snubber, mengecasnya, dan transistor menutup dalam mod lembut arus kecil melalui peralihannya.

Apabila transistor mula dibuka semula (tiba-tiba beralih ke masa penukaran seterusnya), kapasitor snubber akan dilepaskan, tetapi tidak melalui transistor kosong, tetapi melalui resistor snubber R. Dan sejak rintangan resistor snubber adalah beberapa kali lebih besar daripada rintangan persimpangan sumber, maka bahagian utama tenaga yang disimpan dalam kapasitor akan diperuntukkan tepat pada perintang, dan bukan pada transistor. Oleh itu, snubber RCD menyerap dan menghilangkan tenaga dari induktansi lonjakan voltan tinggi palsu.

Pengiraan rantai snubber

P adalah kuasa yang hilang pada resistor snubber C adalah kapasitansi kapasitor snubber t adalah masa pengunci transistor di mana kapasitor snubber dikenakan U adalah voltan maksimum yang kapasitor snubber dikenakan I adalah semasa melalui transistor sehingga ia menutup f- berapa kali sesaat snabber (kekerapan menukar transistor)

Untuk mengira nilai-nilai unsur-unsur snubber pelindung, untuk permulaan, ia ditetapkan pada masa yang mana transistor dalam litar ini pergi dari keadaan yang mengendalikan ke keadaan terkunci. Pada masa ini, kapasitor snubber mesti mempunyai masa untuk mengenakan bayaran melalui diod. Di sini, semasa purata penggulungan kuasa diambil kira, dari mana ia perlu untuk melindungi. Dan voltan bekalan penukar penggulungan akan membolehkan anda memilih kapasitor dengan voltan maksimum yang sesuai.

Seterusnya, anda perlu mengira kuasa yang akan hilang oleh perintang snubber, dan selepas itu pilih nilai perintang tertentu berdasarkan parameter masa yang diperoleh litar RC. Selain itu, rintangan perintang tidak boleh terlalu kecil supaya apabila kapasitor mula melepaskannya, nadi maksimum pelepasan semasa bersama-sama dengan arus operasi tidak melebihi nilai kritikal bagi transistor. Rintangan ini tidak boleh terlalu besar supaya kapasitor masih mempunyai masa untuk melepaskan, sementara transistor sedang menjalankan bahagian positif dalam tempoh kerja.

Mari lihat contoh.

Satu penyongsang tolak tarik rangkaian (amplitud voltan bekalan sebanyak 310 volt) memakan 2 kW beroperasi pada kekerapan 40 kHz, dan voltan maksimum antara saliran dan sumber untuk kekuncinya ialah 600 volt. Ia adalah perlu untuk mengira RCD snubber untuk transistor ini. Biarkan masa putaran transistor dalam litar menjadi 120 ns.

Purata penggulungan semasa 2000/310 = 6.45 A. Biarkan voltan pada kunci tidak melebihi 400 volt. Kemudian C = 6.45 * 0.000000120 / 400 = 1.935 nF. Kami memilih kapasitor filem dengan kapasiti 2.2 nF pada 630 volt. Kuasa diserap dan hilang oleh setiap snubber selama 40,000 tempoh akan P = 40,000 * 0.0000000022 * 400 * 400/2 = 7.04 W.

Katakan kitaran denyut nadi minimum pada setiap dua transistor ialah 30%. Ini bermakna bahawa masa buka minimum bagi setiap transistor akan menjadi 0.3 / 80,000 = 3.75 μs, dengan mengambil kira bahagian hadapan, kita mengambil 3.65 μs. Kami mengambil 5% masa ini untuk 3 * RC, dan biarkan kapasitor hampir habis dibuang pada masa ini. Kemudian 3 * RC = 0.05 * 0.00000365. Dari sini (pengganti C = 2.2 nF) kita mendapat R = 27.65 Ohms.

Kami memasang dua resistor lima watt sebanyak 56 Ohm selari dalam setiap snubber dua strok kami, dan kami mendapat 28 Ohms untuk setiap snubber. Arus denyut dari operasi snubber apabila kapasitor dilepaskan melalui rintangan adalah 400/28 = 14.28 A - ini adalah arus dalam nadi yang melewati transistor pada permulaan setiap tempoh. Menurut dokumentasi untuk transistor kuasa yang paling popular, arus nadi maksimum yang dibenarkan untuk mereka melebihi arus purata maksimum sekurang-kurangnya 4 kali.

Bagi diod, sebuah dioda nadi diletakkan di litar snubber RCD pada voltan maksimum yang sama seperti transistor, dan mampu menahan arus maksimum yang mengalir melalui litar utama penukar ini dalam nadi.