RCD snubber - ตัวอย่างหลักการทำงานและการคำนวณ

เหตุผลที่พวกเขาหันไปใช้ของคนดูถูก

ในระหว่างการพัฒนาตัวแปลงพลังงานพัลส์ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่มีแรงผลักดันและโทโพโลยีไปข้างหน้าซึ่งการสลับเกิดขึ้นในโหมดฮาร์ด) ต้องใช้ความระมัดระวังเพื่อป้องกันสวิตช์ไฟฟ้าจากแรงดันพัง

แม้จะมีข้อเท็จจริงที่ว่าเอกสารภาคสนามบ่งชี้ถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิดที่ 450, 600 หรือแม้กระทั่ง 1200 โวลต์ แต่ชีพจรแรงดันสูงแบบสุ่มหนึ่งตัวบนท่อระบายน้ำอาจจะเพียงพอที่จะทำลายคีย์ (แม้แรงดันสูง) ยิ่งไปกว่านั้นองค์ประกอบใกล้เคียงของวงจรรวมถึงตัวขับที่หายากอาจถูกโจมตีได้

เหตุการณ์ดังกล่าวจะนำไปสู่ปัญหามากมายในทันที: จะได้รับทรานซิสเตอร์ที่คล้ายกันที่ไหน? วางขายไหม? ถ้าไม่มันจะปรากฏเมื่อใด สนามใหม่จะดีแค่ไหน? ใครเมื่อใดและเพื่อเงินใดที่จะทำหน้าที่ประสานทั้งหมดนี้? คีย์ใหม่จะอยู่ได้นานแค่ไหนและจะไม่ซ้ำชะตากรรมของรุ่นก่อนหรือไม่ ฯลฯ และอื่น ๆ

ไม่ว่าในกรณีใดจะเป็นการดีกว่าที่จะปลอดภัยทันทีและแม้แต่ในขั้นตอนการออกแบบของอุปกรณ์ก็มีมาตรการเพื่อป้องกันปัญหาดังกล่าวในระดับราก โชคดีที่โซลูชันที่เชื่อถือได้ราคาไม่แพงและใช้งานง่ายบนพื้นฐานของส่วนประกอบแบบพาสซีฟเป็นที่รู้จักกันมาเป็นเวลานานและได้รับความนิยมในหมู่แฟน ๆ ของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงและมืออาชีพ มันเป็นเรื่องเกี่ยวกับ RCD snubber ที่ง่ายที่สุด

ตามเนื้อผ้าสำหรับเครื่องแปลงชีพจรการเหนี่ยวนำของขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงหรือตัวเหนี่ยวนำจะรวมอยู่ในวงจรระบายน้ำของทรานซิสเตอร์ และด้วยการปิดทรานซิสเตอร์ที่คมชัดในสภาวะที่กระแสที่เปลี่ยนไปยังไม่ลดลงถึงค่าที่ปลอดภัยตามกฎหมายของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าแรงดันสูงจะปรากฏขึ้นที่ขดลวดตามสัดส่วนการเหนี่ยวนำของขดลวดและความเร็วของทรานซิสเตอร์จากสถานะตัวนำ

หากด้านหน้าสูงชันพอและการเหนี่ยวนำรวมของขดลวดในวงจรระบายน้ำของทรานซิสเตอร์มีความสำคัญดังนั้นอัตราแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิดจะนำไปสู่ความเสียหายในทันที เพื่อลดและอำนวยความสะดวกในอัตราการเจริญเติบโตทางความร้อนของการล็อคทรานซิสเตอร์นั้นเครื่องดักจับ RCD จะถูกวางไว้ระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งที่มาของรหัสป้องกัน

เครื่องดัก RCD ทำงานอย่างไร

คนร้าย RCD ทำงานดังต่อไปนี้ ในขณะที่ทรานซิสเตอร์ถูกล็อคกระแสของขดลวดหลักเนื่องจากการเหนี่ยวนำของมันไม่สามารถลดลงเป็นศูนย์ได้ทันที และแทนที่จะเผาทรานซิสเตอร์ค่าใช้จ่ายภายใต้การกระทำของ EMF สูงจะพุ่งผ่านไดโอด D ไปยังตัวเก็บประจุ C ของวงจร snubber ชาร์จและทรานซิสเตอร์จะปิดในโหมดอ่อนของกระแสขนาดเล็กผ่านการเปลี่ยนแปลง

เมื่อทรานซิสเตอร์เริ่มเปิดอีกครั้ง (เปลี่ยนไปสู่ช่วงเปลี่ยนถัดไปทันที) ตัวเก็บประจุ snubber จะถูกปลดออก แต่ไม่ใช่ผ่านทรานซิสเตอร์เปลือย แต่ผ่านตัวต้านทาน snubber R และเนื่องจากความต้านทานของตัวต้านทาน snubber นั้นมีค่ามากกว่าความต้านทานของทางแยกหลายเท่า แหล่งที่มาจากนั้นส่วนหลักของพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุจะถูกจัดสรรอย่างแม่นยำบนตัวต้านทานและไม่ได้อยู่ในทรานซิสเตอร์ ดังนั้น snubber RCD จะดูดซับและกระจายพลังงานของตัวเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าแรงสูงปลอมเก๊

การคำนวณโซ่ Snubber

P คือพลังงานที่กระจายอยู่บนตัวต้านทาน snubber C คือความจุของตัวเก็บประจุ snubber t คือเวลาล็อคของทรานซิสเตอร์ในระหว่างที่ตัวเก็บประจุ snubber ถูกประจุ U เป็นแรงดันสูงสุดที่ประจุตัวเก็บประจุ snubber ฉันจะเป็นกระแสผ่านทรานซิสเตอร์จนกว่าจะปิด f- กี่ครั้งต่อวินาที คนจรจัด (เปลี่ยนความถี่ทรานซิสเตอร์)

ในการคำนวณค่าขององค์ประกอบ snubber ป้องกันสำหรับการเริ่มต้นพวกเขาจะถูกตั้งค่าตามเวลาที่ทรานซิสเตอร์ในวงจรนี้ไปจากสถานะการดำเนินการไปสู่สถานะล็อค ในช่วงเวลานี้ตัวเก็บประจุ snubber ต้องมีเวลาในการชาร์จผ่านไดโอด ที่นี่ค่าเฉลี่ยกระแสไฟฟ้าที่คดเคี้ยวนั้นถูกนำมาพิจารณาซึ่งจำเป็นต้องมีการป้องกัน และแรงดันไฟฟ้าของขดลวดแปลงจะทำให้คุณสามารถเลือกตัวเก็บประจุที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เหมาะสม

ถัดไปคุณจะต้องคำนวณพลังงานที่จะกระจายโดยตัวต้านทาน snubber และหลังจากนั้นเลือกค่าเฉพาะของตัวต้านทานตามพารามิเตอร์เวลาของวงจร RC ที่ได้รับ ยิ่งไปกว่านั้นความต้านทานของตัวต้านทานไม่ควรมีขนาดเล็กเกินไปดังนั้นเมื่อตัวเก็บประจุเริ่มที่จะไหลผ่านมันชีพจรการคายประจุกระแสสูงสุดสูงสุดพร้อมกับกระแสการดำเนินการไม่เกินค่าวิกฤตสำหรับทรานซิสเตอร์ ความต้านทานนี้ไม่ควรใหญ่เกินไปเพื่อให้ตัวเก็บประจุยังคงมีเวลาในการปลดปล่อยในขณะที่ทรานซิสเตอร์กำลังทำงานในส่วนบวกของระยะเวลาการทำงาน

ลองดูตัวอย่าง

อินเวอร์เตอร์แบบ push-pull เครือข่าย (ความกว้างของแรงดันไฟฟ้า 310 โวลต์) ใช้พลังงาน 2 kW ทำงานที่ความถี่ 40 kHz และแรงดันสูงสุดระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิดสำหรับกุญแจคือ 600 โวลต์ มีความจำเป็นต้องคำนวน RCD snubber สำหรับทรานซิสเตอร์เหล่านี้ ปล่อยให้เวลาเปิด - ปิดของทรานซิสเตอร์ในวงจรเป็น 120 ns

คดเคี้ยวปัจจุบันเฉลี่ย 2000/310 = 6.45 A. ปล่อยให้แรงดันไฟฟ้าที่สำคัญไม่เกิน 400 โวลต์ จากนั้น C = 6.45 * 0.000000120 / 400 = 1.935 nF เราเลือกตัวเก็บประจุแบบฟิล์มที่มีความจุ 2.2 nF ที่ 630 โวลต์ พลังงานที่ถูกดูดกลืนและกระจายโดย snubber แต่ละตัวในช่วงเวลา 40,000 จะเป็น P = 40,000 * 0.0000000022 * 400 * 400/2 = 7.04 W

สมมติว่ารอบการทำงานของพัลส์ขั้นต่ำในแต่ละทรานซิสเตอร์สองตัวคือ 30% ซึ่งหมายความว่าเวลาเปิดต่ำสุดของแต่ละทรานซิสเตอร์จะเป็น 0.3 / 80,000 = 3.75 μsโดยคำนึงถึงด้านหน้าเราใช้เวลา 3.65 μs เราใช้เวลา 5% ของเวลานี้เป็น 3 * RC และปล่อยให้ตัวเก็บประจุปล่อยประจุออกจนหมดในช่วงเวลานี้ จากนั้น 3 * RC = 0.05 * 0.00000365 จากที่นี่ (แทนที่ C = 2.2 nF) เราได้ R = 27.65 โอห์ม

เราติดตั้งตัวต้านทานห้าวัตต์สองตัวที่ 56 โอห์มขนานในแต่ละ snubber ของสองจังหวะของเราและเราได้ 28 โอห์มสำหรับแต่ละ snubber กระแสพัลส์จากการทำงานของ snubber เมื่อตัวเก็บประจุปล่อยประจุผ่านความต้านทาน 400/28 = 14.28 A - นี่คือกระแสในพัลส์ที่ผ่านทรานซิสเตอร์ที่จุดเริ่มต้นของแต่ละช่วงเวลา ตามเอกสารประกอบสำหรับทรานซิสเตอร์กำลังที่ได้รับความนิยมกระแสพัลส์สูงสุดที่อนุญาตสำหรับพวกมันนั้นสูงกว่ากระแสเฉลี่ยสูงสุดอย่างน้อย 4 เท่า

สำหรับไดโอดนั้นไดโอดพัลซิ่งจะถูกวางไว้ในวงจร SnCD RCD ที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุดเท่ากันกับของทรานซิสเตอร์และสามารถต้านทานกระแสสูงสุดที่ไหลผ่านวงจรหลักของตัวแปลงนี้ในพัลส์