RCD snubber - принцип на работа и пример за изчисление

Причината те прибягват до употребата на дрязги

По време на разработването на преобразувател на мощен импулс (особено за мощни топологични устройства с бутане и издърпване напред, когато превключването става в твърди режими), трябва да се внимава да се защитят превключвателите на захранването от прекъсване на напрежението.

Въпреки факта, че документацията на теренната работа показва максималното напрежение между източника и източника при 450, 600 или дори 1200 волта, един случаен импулс с високо напрежение на дренажа може да бъде достатъчен за счупване на скъпия (дори високо напрежение) ключ. Освен това съседни елементи на веригата, включително оскъден драйвер, могат да бъдат атакувани.

Такова събитие веднага ще доведе до куп проблеми: къде да се сдобие с подобен транзистор? Сега ли се продава? Ако не, кога ще се появи? Колко добра ще бъде новата работа на терен? Кой, кога и за какви пари ще се ангажира да спойка всичко това? Колко дълго ще издържи новият ключ и няма ли да повтори съдбата на своя предшественик? и т.н. и т.н.

Във всеки случай е по-добре да сте в безопасност веднага и дори на етапа на проектиране на устройството да вземете мерки, за да предотвратите подобни неприятности в основата. За щастие, отдавна е известно надеждно, евтино и лесно за изпълнение решение за пасивни компоненти, което стана популярно както при феновете на високо напрежение, така и при професионалистите. Става дума за най-простия снор RCD.

Традиционно за импулсни преобразуватели индуктивността на първичната намотка на трансформатор или индуктор е включена в дренажната верига на транзистор. И при рязко изключване на транзистора при условия, когато превключеният ток все още не е намалял до безопасна стойност, според закона за електромагнитната индукция, на намотката ще се появи високо напрежение, пропорционално на индуктивността на намотката и скоростта на прехода на транзистора от провеждащото състояние към заключеното състояние.

Ако предната част е достатъчно стръмна и общата индуктивност на намотката в дренажната верига на транзистора е значителна, тогава високият темп на повишаване на напрежението между източника и източника незабавно ще доведе до бедствие. За да се намали и улесни тази скорост на топлинен растеж при заключване на транзистора, между дренажа и източника на защитения ключ се поставя RCD снор.

Как работи RCD snubber?

RCD snabber работи по следния начин. В момента, в който транзисторът е заключен, токът на първичната намотка, поради своята индуктивност, не може незабавно да намалее до нула. И вместо да изгори транзистора, зарядът под действието на висок EMF се втурва през диода D към кондензатора C на дръжковата верига, зареждайки го, а транзисторът се затваря в мекия режим на малък ток чрез своя преход.

Когато транзисторът започне да се отваря отново (рязко преминава към следващия период на превключване), снобският кондензатор ще се разтовари, но не през голия транзистор, а през снобския резистор R. И тъй като съпротивлението на снобския резистор е няколко пъти по-голямо от съпротивлението на кръстовището източник, тогава основната част от енергията, съхранявана в кондензатора, ще бъде разпределена точно върху резистора, а не върху транзистора. По този начин, RCD snubber поглъща и разсейва енергията на фалшивата високоволтова напрежение c индуктивност.

Изчисляване на веригата за дръжки

P е мощността, разсеяна на снобския резистор C, е капацитетът на снобския кондензатор t е времето на заключване на транзистора, по време на което се зарежда кондензаторът на дръжката U, е максималното напрежение, до което се зарежда кондензаторът на дръжката I, е токът през транзистора, докато се затвори f-колко пъти в секунда snabber (честота на превключване на транзистора)

За да се изчислят стойностите на защитните дрънкулки, за начало те се задават от времето, за което транзисторът в тази верига преминава от провеждащо състояние в заключено състояние. През това време снобският кондензатор трябва да има време за зареждане през диода. Тук се взема предвид средният ток на силовата намотка, от който е необходимо да се защити. И захранващото напрежение на намотката на преобразувателя ще ви позволи да изберете кондензатор с подходящо максимално напрежение.

На следващо място, трябва да изчислите мощността, която ще се разсейва от съпротивителния резистор и след това изберете конкретната стойност на резистора въз основа на времевите параметри на получената RC верига. Освен това съпротивлението на резистора не трябва да бъде твърде малко, така че когато кондензаторът започне да се разтоварва през него, максималният импулс на тока заедно с работния ток не надвишава критичната стойност за транзистора. Това съпротивление не трябва да бъде твърде голямо, така че кондензаторът все още има време да се разтовари, докато транзисторът изработва положителната част от работния период.

Нека да разгледаме един пример.

Мрежовият инвертор за издърпване (амплитуда на захранващо напрежение 310 волта), консумиращ 2 kW, работи при честота 40 kHz, а максималното напрежение между източника и източника за неговите ключове е 600 волта. Необходимо е да се изчисли RCD snubber за тези транзистори. Нека времето за изключване на транзистора във веригата е 120 ns.

Средният ток на намотката 2000/310 = 6.45 A. Нека напрежението на ключа не надвишава 400 волта. Тогава С = 6,45 * 0,000000120 / 400 = 1,935 nF. Избираме филмов кондензатор с капацитет 2,2 nF при 630 волта. Мощността, погълната и разсеяна от всеки снор за 40 000 периода, ще бъде P = 40 000 * 0,0000000022 * 400 * 400/2 = 7,04 W.

Да предположим, че минималният цикъл на импулс на всеки от двата транзистора е 30%. Това означава, че минималното време за отваряне на всеки транзистор ще бъде 0,3 / 80,000 = 3,75 μs, като се вземе предвид предната част, ние вземаме 3,65 μs. Ние вземаме 5% от това време за 3 * RC и нека през този период кондензаторът почти напълно се разреди. Тогава 3 * RC = 0,05 * 0,00000365. От тук (заместител C = 2,2 nF) получаваме R = 27,65 Ohms.

Инсталираме два пет ватови резистора от 56 Ома паралелно във всеки сноб на нашия двутактов и получаваме 28 ома за всеки сноб. Импулсният ток от работата на snubber, когато кондензаторът се разтовари през съпротивлението, е 400/28 = 14,28 A - това е токът в импулса, който преминава през транзистора в началото на всеки период. Според документацията за повечето популярни силови транзистори, максималният допустим импулсен ток за тях надвишава максималния среден ток поне 4 пъти.

Що се отнася до диода, импулсен диод е поставен в RCD снобната верига при същото максимално напрежение като този на транзистора и е в състояние да издържи максималния ток, преминаващ през основната верига на този преобразувател в импулс.