RC Snubber Circuits ความสำคัญ - การออกแบบและการใช้งาน

เนื่องจากความร้อนสูงเกินไปแรงดันไฟฟ้าเกินหรือการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าหรืออุปกรณ์สลับกระแสและส่วนประกอบวงจรในปัจจุบันมากเกินไปหรือมากเกินไปอาจล้มเหลว จากกระแสเกินสามารถป้องกันได้โดยการวางฟิวส์ในตำแหน่งที่เหมาะสม สามารถใช้ฮีตซิงก์และพัดลมเพื่อระบายความร้อนส่วนเกินออกจากอุปกรณ์สวิตชิ่งและส่วนประกอบอื่น ๆ จำเป็นต้องใช้วงจร Snubber เพื่อ จำกัด อัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันหรือกระแส ( ใน / dt หรือ dv / dt ) และแรงดันไฟฟ้าเกินในระหว่างการเปิดและปิด สิ่งเหล่านี้วางอยู่บนอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เพื่อการป้องกันและเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ คงที่ dv / dt เป็นการวัดความสามารถของไทริสเตอร์ในการรักษาสถานะการปิดกั้นภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว นอกจากนี้ยังใช้ข้ามรีเลย์และสวิตช์เพื่อป้องกันการเกิดประกายไฟ

ความจำเป็นในการใช้ Snubber Circuit

สิ่งเหล่านี้วางอยู่บนอุปกรณ์สวิตชิ่งต่างๆเช่นทรานซิสเตอร์ไทริสเตอร์ ฯลฯ การเปลี่ยนจากสถานะเปิดเป็นปิดจะส่งผลให้อิมพีแดนซ์ของอุปกรณ์เปลี่ยนไปเป็นค่าสูงอย่างกะทันหัน แต่จะช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านสวิตช์ได้เล็กน้อย สิ่งนี้ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ทั่วทั้งอุปกรณ์ หากกระแสนี้ลดลงในอัตราที่เร็วกว่ามากขึ้นคือแรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำทั่วทั้งอุปกรณ์และหากสวิตช์ไม่สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้านี้ได้สวิตช์จะไหม้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีเส้นทางเสริมเพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำสูงนี้

ในทำนองเดียวกันเมื่อการเปลี่ยนจากสถานะปิดเป็นเปิดเนื่องจากการกระจายกระแสที่ไม่สม่ำเสมอผ่านพื้นที่ของสวิตช์จะเกิดความร้อนสูงเกินไปและในที่สุดก็จะถูกเผา นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องดูแคลนเพื่อลดกระแสเมื่อเริ่มต้นด้วยการสร้างเส้นทางอื่น

Snubbers ในโหมดสวิตชิ่งมีฟังก์ชันต่อไปนี้อย่างน้อยหนึ่งฟังก์ชัน

• กำหนดเส้นโหลดของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์สวิตชิ่งเพื่อให้อยู่ในพื้นที่ปฏิบัติการที่ปลอดภัย
• การลดแรงดันไฟฟ้าและกระแสในระหว่างการเปิดและปิดชั่วคราว
• เอาพลังงานออกจากทรานซิสเตอร์สวิตชิ่งและกระจายพลังงานในตัวต้านทานเพื่อลดอุณหภูมิทางแยก
• การ จำกัด อัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันและกระแสในช่วงชั่วคราว
• ลดเสียงเรียกเข้าเพื่อ จำกัด แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของทรานซิสเตอร์สวิตชิ่งและลดความถี่

การออกแบบวงจร RC Snubber:

มีหลายประเภทของ snubbers เช่น RC, diode และ solid state snubbers แต่ที่ใช้กันมากที่สุดคือ RC snubber circuit สิ่งนี้ใช้ได้กับทั้งอัตราการควบคุมการเพิ่มขึ้นและการทำให้หมาด ๆ

วงจรนี้เป็นตัวเก็บประจุและตัวต้านทานแบบอนุกรมที่เชื่อมต่อผ่านสวิตช์ สำหรับการออกแบบวงจร Snubber ปริมาณพลังงานที่จะกระจายไปในความต้านทานการดูแคลนจะเท่ากับปริมาณพลังงานที่ถูกเก็บไว้ในตัวเก็บประจุ RC Snubber ที่วางอยู่บนสวิตช์สามารถใช้เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเมื่อปิดเครื่องและเพื่อทำให้วงแหวนสว่างขึ้น วงจร RC snubber สามารถเป็นโพลาไรซ์หรือไม่โพลาไรซ์ได้ หากคุณถือว่าแหล่งที่มามีอิมพีแดนซ์เล็กน้อยกรณีที่เลวร้ายที่สุดของกระแสไฟฟ้าสูงสุดในวงจรดูแคลนคือ

ฉัน = Vo / Rs และ ผม = C.dv / dt

Forward-Polarized RC Snubber Circuit

สำหรับวงจร snubber RC ที่มีโพลาไรซ์ไปข้างหน้าที่เหมาะสมไทริสเตอร์หรือทรานซิสเตอร์จะเชื่อมต่อกับไดโอดต่อต้านขนาน R จะ จำกัด การส่งต่อ dv / dt และ R1 จะ จำกัด การปล่อยกระแสของตัวเก็บประจุเมื่อทรานซิสเตอร์ Q1 เปิดอยู่ สิ่งเหล่านี้ใช้เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเกินเพื่อยึดแรงดันไฟฟ้า

วงจร Reverse Polarized RC Snubber

วงจรย้อนกลับโพลาไรซ์ดูแคลนสามารถใช้เพื่อ จำกัด การย้อนกลับ dv / dt . R1 จะ จำกัด การปล่อยกระแสของตัวเก็บประจุ

วงจรดูแคลนที่ไม่มีขั้ว

วงจร snubber ที่ไม่มีโพลาไรซ์จะใช้เมื่อใช้อุปกรณ์สวิตชิ่งคู่ในการต่อต้านขนาน สำหรับการกำหนดค่าตัวต้านทานและตัวเก็บประจุสามารถใช้เทคนิคการออกแบบอย่างง่ายได้ สำหรับสิ่งนี้จำเป็นต้องมีการออกแบบที่ดีที่สุด ดังนั้นจะใช้ขั้นตอนที่ซับซ้อน สิ่งเหล่านี้สามารถใช้เพื่อป้องกันและไทริสเตอร์

การเลือกตัวเก็บประจุ:

ตัวเก็บประจุแบบ Snubber อยู่ภายใต้กระแสสูงสุดและ RMS และสูง dv / dt . ตัวอย่างคือการเปิดและปิดการเพิ่มขึ้นของกระแสในตัวเก็บประจุแบบดูแคลน RCD ทั่วไป พัลส์จะมีแอมพลิจูดสูงสุดและ RMS สูง ตัวเก็บประจุที่ดูแคลนต้องเป็นไปตามข้อกำหนดสองประการ ประการแรกพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุดูแคลนจะต้องมากกว่าพลังงานในการเหนี่ยวนำของวงจร ประการที่สองค่าคงที่เวลาของวงจรดูแคลนควรมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับเวลาที่สั้นที่สุดที่คาดไว้โดยปกติคือ 10% ของเวลาที่ตรง ด้วยการให้ตัวต้านทานมีประสิทธิภาพในความถี่เสียงเรียกเข้าตัวเก็บประจุนี้จะใช้เพื่อลดการกระจายที่ความถี่สวิตชิ่ง การออกแบบที่ดีที่สุดคือการเลือกอิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุให้เหมือนกับตัวต้านทานที่ความถี่เสียงเรียกเข้า

การเลือกตัวต้านทาน:

เป็นสิ่งสำคัญที่ R ใน RC snubber มีความเหนี่ยวนำในตัวต่ำ การเหนี่ยวนำใน R จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและมีแนวโน้มที่จะเอาชนะจุดประสงค์ของการดูแคลน ความเหนี่ยวนำต่ำจะเป็นที่ต้องการสำหรับ R ในการดูแคลน แต่ไม่สำคัญเนื่องจากผลของการเหนี่ยวนำจำนวนเล็กน้อยคือการเพิ่มเวลารีเซ็ตของ C เล็กน้อยและจะลดกระแสสูงสุดในสวิตช์เมื่อเปิดเครื่อง ตัวเลือกปกติของ R มักจะเป็นองค์ประกอบของคาร์บอนหรือฟิล์มโลหะ การกระจายกำลังของตัวต้านทานจะต้องเป็นอิสระจากความต้านทาน R เนื่องจากจะกระจายพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุที่ดูแคลนในการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าในตัวเก็บประจุแต่ละครั้ง ถ้าเราเลือกตัวต้านทานตามลักษณะอิมพีแดนซ์เสียงเรียกเข้าจะถูกลดทอนลงอย่างดี

เมื่อเปรียบเทียบการออกแบบด่วนกับการออกแบบที่ดีที่สุดความสามารถในการใช้พลังงานของตัวต้านทานแบบดูแคลนที่ต้องการจะลดลง โดยปกติแล้วการออกแบบ“ ด่วน” นั้นเพียงพอสำหรับการออกแบบขั้นสุดท้าย การไปสู่แนวทาง 'ที่เหมาะสม' จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อประสิทธิภาพการใช้พลังงานและขนาด จำกัด กำหนดความจำเป็นในการออกแบบที่เหมาะสม

การใช้วงจร RC Snubber:

เนื่องจากการทำงานตามที่กล่าวไว้ข้างต้นไทริสเตอร์ไตรแอกและรีเลย์จึงจำเป็นต้องใช้วงจร snubber เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น

แผนภาพวงจรสำหรับควบคุมอัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า

นอกจากนี้ยังสามารถเลือกปัจจัยการทำให้หมาด ๆ ได้ ปัจจัยการทำให้หมาด ๆ ที่สูงขึ้นจะนำไปสู่เวลาในการแกว่งของวงจรสั่นที่สั้นลง ในแผนภาพวงจรด้านบนจะมีการวางวงจร snubber เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเมื่อปิดเครื่องและเพื่อจุดไฟที่วงแหวน