Λόγω υπερθέρμανσης, υπερβολικής τάσης, υπερβολικού ρεύματος ή υπερβολικής αλλαγής τάσης ή ρεύματος, οι συσκευές εναλλαγής και τα εξαρτήματα κυκλώματος ενδέχεται να αποτύχουν. Από υπερβολικό ρεύμα μπορούν να προστατευτούν τοποθετώντας ασφάλειες σε κατάλληλες τοποθεσίες. Οι ψύκτρες και οι ανεμιστήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απομάκρυνση της υπερβολικής θερμότητας από την εναλλαγή συσκευών και άλλων εξαρτημάτων. Απαιτούνται κυκλώματα σκούμπας για τον περιορισμό του ρυθμού μεταβολής της τάσης ή του ρεύματος ( σε / dt ή dv / dt ) και υπέρταση κατά την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση. Αυτά τοποθετούνται σε συσκευές ημιαγωγών για προστασία καθώς και για τη βελτίωση της απόδοσης. Στατικός dv / dt είναι ένα μέτρο της ικανότητας ενός θυρίστορ να διατηρεί μια κατάσταση αποκλεισμού υπό την επίδραση μιας παροδικής τάσης. Αυτά χρησιμοποιούνται επίσης στα ρελέ και τους διακόπτες για την αποτροπή του τόξου.
Αναγκαιότητα χρήσης του κυκλώματος Snubber
Αυτά τοποθετούνται σε διάφορες συσκευές μεταγωγής, όπως τρανζίστορ, θυρίστορ, κ.λπ. Η εναλλαγή από την κατάσταση ON σε OFF οδηγεί την αντίσταση της συσκευής ξαφνικά αλλάζει στην υψηλή τιμή. Αλλά αυτό επιτρέπει ένα μικρό ρεύμα να ρέει μέσω του διακόπτη. Αυτό προκαλεί μεγάλη τάση σε όλη τη συσκευή. Εάν αυτό το ρεύμα μειωθεί με ταχύτερο ρυθμό περισσότερο είναι η επαγόμενη τάση σε όλη τη συσκευή και επίσης εάν ο διακόπτης δεν είναι σε θέση να αντέξει αυτήν την τάση ο διακόπτης καίγεται. Επομένως, απαιτείται βοηθητική διαδρομή για την αποτροπή αυτής της υψηλής επαγόμενης τάσης
Παρομοίως, όταν η μετάβαση είναι από κατάσταση OFF σε ON, λόγω της άνισης κατανομής του ρεύματος μέσω της περιοχής του διακόπτη θα γίνει υπερθέρμανση και τελικά θα καεί. Εδώ είναι επίσης απαραίτητο το snubber για τη μείωση του ρεύματος κατά την εκκίνηση κάνοντας μια εναλλακτική διαδρομή.
Το Snubbers σε λειτουργία εναλλαγής παρέχει μία ή περισσότερες από τις ακόλουθες λειτουργίες
- Διαμορφώστε τη γραμμή φόρτωσης ενός διπολικού τρανζίστορ μεταγωγής για να το διατηρήσετε στην ασφαλή περιοχή λειτουργίας του.
- Μείωση τάσεων και ρευμάτων κατά τις μεταβατικές συνθήκες ενεργοποίησης και απενεργοποίησης.
- Αφαιρεί την ενέργεια από ένα τρανζίστορ εναλλαγής και διαλύει την ενέργεια σε μια αντίσταση για να μειώσει τη θερμοκρασία διασταύρωσης.
- Περιορισμός του ρυθμού αλλαγής τάσης και ρευμάτων κατά τη διάρκεια των μεταβατικών.
- Μειώστε το κουδούνισμα για να περιορίσετε την μέγιστη τάση σε ένα τρανζίστορ μεταγωγής και μειώνοντας τη συχνότητά τους.
Σχεδιασμός κυκλωμάτων RC Snubber:
Υπάρχουν πολλά είδη snubber όπως RC, diode και solid state snubber αλλά το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο είναι το RC snubber. Αυτό ισχύει τόσο για τον ρυθμό ανόδου και απόσβεσης.
Αυτό το κύκλωμα είναι ένας πυκνωτής και μια αντίσταση σειράς συνδεδεμένη σε έναν διακόπτη. Για το σχεδιασμό κυκλωμάτων Snubber. Η ποσότητα ενέργειας που πρόκειται να διασκορπιστεί στον ανιχνευτή ψεκασμού είναι ίση με την ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται στους πυκνωτές. Ένα RC Snubber τοποθετημένο κατά μήκος του διακόπτη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση της μέγιστης τάσης κατά την απενεργοποίηση και για να ανάψει ο δακτύλιος. Ένα κύκλωμα snubber RC μπορεί να είναι πολωμένο ή μη πολωμένο. Εάν υποθέσετε ότι η πηγή έχει αμελητέα σύνθετη αντίσταση, το χειρότερο μέγιστο ρεύμα στο κύκλωμα snubber είναι
I = Vo / Rs και I = C.dv / dt
Κύκλωμα RC Snubber προς τα εμπρός
Για κατάλληλο κύκλωμα RC snubber προς τα εμπρός, ένας θυρίστορ ή ένα τρανζίστορ συνδέεται με μια αντι-παράλληλη δίοδο. Το R θα περιορίσει το εμπρός dv / dt και το R1 περιορίζει το ρεύμα εκφόρτισης του πυκνωτή όταν το τρανζίστορ Q1 είναι ενεργοποιημένο. Αυτά χρησιμοποιούνται ως σκούμπες υπέρτασης για τη σύσφιξη της τάσης.
Κύκλωμα Reverse Polarized RC Snubber
Το αντίστροφο πολωμένο κύκλωμα snubber μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον περιορισμό του αντίστροφου dv / dt . Το R1 θα περιορίσει το ρεύμα εκφόρτισης του πυκνωτή.
Ένα μη πολωμένο κύκλωμα ψαλιδιού
Ένα μη πολωμένο κύκλωμα ψαλιδιού χρησιμοποιείται όταν ένα ζεύγος συσκευών εναλλαγής χρησιμοποιείται κατά παράλληλο. Για τον προσδιορισμό των τιμών της αντίστασης και του πυκνωτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια απλή τεχνική σχεδιασμού. Για αυτό απαιτείται βέλτιστος σχεδιασμός. Ως εκ τούτου, θα χρησιμοποιηθεί μια πολύπλοκη διαδικασία. Αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για προστασία και θυρίστορ.
Επιλογή πυκνωτών:
Οι πυκνωτές Snubber υπόκεινται σε υψηλά ρεύματα και ρεύματα RMS και υψηλά dv / dt . Ένα παράδειγμα είναι η ενεργοποίηση και η απενεργοποίηση των σημερινών αιχμών σε έναν τυπικό πυκνωτή RCD snubber. Ο παλμός θα έχει υψηλά πλάτη και πλάτος RMS. Ο πυκνωτής snubber πρέπει να πληροί δύο απαιτήσεις. Πρώτον, η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στον πυκνωτή ψεκασμού πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια στην αυτεπαγωγή του κυκλώματος. Δεύτερον, η σταθερά χρόνου των κυκλωμάτων snubber θα πρέπει να είναι μικρή σε σύγκριση με το συντομότερο στο αναμενόμενο χρόνο, συνήθως το 10% του χρόνου. Επιτρέποντας στην αντίσταση να είναι αποτελεσματική στη συχνότητα κουδουνίσματος, αυτός ο πυκνωτής χρησιμοποιείται για την ελαχιστοποίηση της απαγωγής στην συχνότητα μεταγωγής. Ο καλύτερος σχεδιασμός είναι η επιλογή της αντίστασης του πυκνωτή είναι ίδια με την αντίσταση στη συχνότητα κουδουνίσματος.
Επιλογή αντιστάσεων:
Είναι σημαντικό το R στο RC snubber να έχει χαμηλή αυτοεπαγωγή. Η επαγωγή στο R θα αυξήσει την μέγιστη τάση και θα τείνει να νικήσει τον σκοπό του snubber. Η χαμηλή αυτεπαγωγή θα είναι επίσης επιθυμητή για το R στο snubber, αλλά δεν είναι κρίσιμο δεδομένου ότι το αποτέλεσμα μιας μικρής ποσότητας επαγωγής είναι να αυξήσει ελαφρώς το χρόνο επαναφοράς του C και θα μειώσει το μέγιστο ρεύμα στο διακόπτη κατά την ενεργοποίηση. Η κανονική επιλογή του R είναι συνήθως η σύνθεση άνθρακα ή η μεταλλική μεμβράνη. Η απόρριψη ισχύος της αντίστασης πρέπει να είναι ανεξάρτητη από την αντίσταση R, επειδή διαχέει την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στον πυκνωτή σούβλας σε κάθε μετάβαση τάσης στον πυκνωτή. Εάν επιλέξουμε την αντίσταση ως χαρακτηριστική αντίσταση, το κουδούνισμα είναι καλά αποσβεσμένο.
Κατά τη σύγκριση της γρήγορης σχεδίασης με τη βέλτιστη σχεδίαση, θα μειωθεί η ικανότητα ισχύος της απαιτούμενης αντίστασης snubber. Συνήθως η 'Γρήγορη' σχεδίαση είναι απολύτως κατάλληλη για τον τελικό σχεδιασμό. Η μετάβαση στην προσέγγιση «Βέλτιστη» είναι μόνο εάν η απόδοση ισχύος και οι περιορισμοί μεγέθους υπαγορεύουν την ανάγκη για βέλτιστο σχεδιασμό.
Χρήση κυκλωμάτων RC Snubber:
Λόγω της λειτουργικότητάς του όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα Thyristors, Triacs και τα ρελέ χρειάζονταν κυκλώματα snubber για τον έλεγχο της αύξησης της τάσης.
Διάγραμμα κυκλώματος για τον έλεγχο του ρυθμού μεταβολής της τάσης
Επιπλέον, ο συντελεστής απόσβεσης μπορεί να επιλεγεί. Ένας υψηλότερος συντελεστής απόσβεσης θα οδηγήσει σε μικρότερο χρόνο ταλάντευσης στο κύκλωμα ταλάντωσης. Στο παραπάνω διάγραμμα κυκλώματος, τοποθετείται ένα κύκλωμα snubber για τη μείωση της μέγιστης τάσης κατά την απενεργοποίηση και για να ανάψει ο δακτύλιος.
