kategorier: Udvalgte artikler » Praktisk elektronik
Antal visninger: 30915
Kommentarer til artiklen: 1
RCD snubber - driftsprincip og beregningseksempel
Årsagen til at de ty til brugen af snubbers
Under udviklingen af en kraftimpulsomformer (især til kraftfulde push-pull og fremad topologienheder, hvor koblingen finder sted i hårde tilstande), skal man sørge for at beskytte strømafbryderne mod spænding.
På trods af det faktum, at feltarbejdsdokumentationen angiver den maksimale spænding mellem drænet og kilden ved 450, 600 eller endda 1200 volt, kan en tilfældig højspændingspuls på drænet være nok til at bryde den dyre (endda højspændings) nøgle. Desuden kan tilstødende elementer i kredsløbet, inklusive en knap driver, blive angrebet.
En sådan begivenhed vil straks føre til en række problemer: hvor kan man få en lignende transistor? Er det på salg nu? Hvis ikke, hvornår vises det? Hvor god vil det nye feltarbejde være? Hvem, hvornår og for hvilke penge vil forpligte sig til at lodde alt dette? Hvor længe vil den nye nøgle vare, og vil den ikke gentage sin forgængers skæbne? osv. osv.
Under alle omstændigheder er det bedre at være sikker på én gang, og selv på enhedens designfase træffe foranstaltninger for at forhindre sådanne problemer ved roden. Heldigvis er en pålidelig, billig og let at implementere løsning baseret på passive komponenter kendt i lang tid, der er blevet populær blandt både fans af højspændingsudstyr og fagfolk. Det handler om den enkleste RCD-snubber.
Traditionelt for impulsomformere er induktansen af den primære vikling af en transformer eller induktor inkluderet i en transistors dræningskredsløb. Og med en kraftig nedlukning af transistoren under forhold, hvor den omskiftede strøm endnu ikke er faldet til en sikker værdi, i henhold til loven om elektromagnetisk induktion, vil en højspænding vises på viklingen, der er proportional med induktansen af viklingen og transistorns hastighed fra ledende tilstand til den låste tilstand.
Hvis fronten er stejl nok, og den totale induktans af viklingen i transistorns dræningskredsløb er betydelig, vil den høje spændingshastighed mellem drænet og kilden øjeblikkeligt føre til katastrofe. For at reducere og lette denne termiske væksthastighed ved låsning af transistoren placeres en RCD-snubber mellem afløbet og kilden til den beskyttede nøgle.
Hvordan fungerer RCD-snubberen?
RCD-snabber fungerer som følger. I øjeblikket transistoren er låst, kan strømmen af den primære vikling på grund af dens induktans ikke øjeblikkeligt falde til nul. Og i stedet for at brænde transistoren, styrter ladningen under påvirkning af høj EMF gennem dioden D til kondensatoren C på snubberkredsløbet, lader den, og transistoren lukker i den bløde tilstand af en lille strøm gennem dens overgang.
Når transistoren begynder at åbne igen (pludselig overgang til den næste skifteperiode), vil snubberkondensatoren blive afladet, men ikke gennem den blotte transistor, men gennem snubbermodstanden R. Og da modstandsdygtigheden for snubbermodstanden er flere gange større end modstanden i krydset kilde, vil hoveddelen af energien, der er lagret i kondensatoren, allokeres nøjagtigt på modstanden og ikke på transistoren. Således absorberer og afleder RCD-snubberen energien fra den falske induktionsevne i højspændingsbølgen.
Beregning af snubberkæde
P er den effekt, der spredes på snubbermodstanden C, er kapacitansen af snubberkondensatoren t er låsetiden for transistoren, hvorunder snubberkondensatoren lades, U er den maksimale spænding, som snubberkondensatoren er ladet til, I er strømmen gennem transistoren, indtil den lukker f- hvor mange gange i sekundet snabber (transistorskiftfrekvens)
For at beregne værdierne af de beskyttende snubberelementer indstilles de for en start efter det tidspunkt, hvor transistoren i dette kredsløb går fra ledende tilstand til den låste tilstand. I løbet af denne tid skal snubberkondensatoren have tid til at oplade gennem dioden. Her tages der højde for den gennemsnitlige strøm for vikling, hvorfra det er nødvendigt at beskytte. Og forsyningsspændingen på omformerens vikling giver dig mulighed for at vælge en kondensator med en passende maksimal spænding.
Derefter skal du beregne den effekt, der vil blive spredt af snubbermodstanden, og derefter vælge den specifikke værdi af modstanden baseret på tidsparametrene for det opnåede RC-kredsløb. Desuden bør modstandens modstand ikke være for lille, så når kondensatoren begynder at udledes gennem den, overskrider den maksimale udladningsstrømimpuls sammen med driftsstrømmen ikke den kritiske værdi for transistoren. Denne modstand bør ikke være for stor, så kondensatoren stadig har tid til at udledes, mens transistoren arbejder på den positive del af arbejdsperioden.
Lad os se på et eksempel.
En netværk push-pull inverter (amplitude af en forsyningsspænding på 310 volt), der bruger 2 kW, fungerer ved en frekvens på 40 kHz, og den maksimale spænding mellem drænet og kilden for dens taster er 600 volt. Det er nødvendigt at beregne RCD-snubberen for disse transistorer. Lad transistorens slukketid være 120 ns.
Den gennemsnitlige viklingsstrøm 2000/310 = 6.45 A. Lad spændingen på nøglen ikke overstige 400 volt. Derefter er C = 6,45 * 0,000000120 / 400 = 1,935 nF. Vi vælger en filmkondensator med en kapacitet på 2,2 nF ved 630 volt. Den kraft, der absorberes og spredes af hver snubber i 40.000 perioder, vil være P = 40.000 * 0.0000000022 * 400 * 400/2 = 7.04 W.
Antag, at den minimale pulsfunktionscyklus på hver af de to transistorer er 30%. Dette betyder, at den minimale åbningstid for hver transistor vil være 0,3 / 80.000 = 3,75 μs, under hensyntagen til fronten, tager vi 3,65 μs. Vi tager 5% af denne tid til 3 * RC, og lader kondensatoren næsten helt aflade i løbet af dette tidsrum. Derefter 3 * RC = 0,05 * 0,00000365. Herfra (erstatning C = 2,2 nF) får vi R = 27,65 ohm.
Vi installerer to fem-watt modstande på 56 ohm parallelt i hver snubber i vores totakter, og vi får 28 ohm for hver snubber. Pulsstrømmen fra driften af snubberen, når kondensatoren udledes gennem modstanden, er 400/28 = 14.28 A - dette er strømmen i den puls, der passerer gennem transistoren i begyndelsen af hver periode. I henhold til dokumentationen for de mest populære effekttransistorer overstiger den maksimalt tilladte pulsstrøm for dem den maksimale gennemsnitlige strøm med mindst 4 gange.
Hvad angår dioden, anbringes en pulsdiode i RCD-snubberkredsløbet med den samme maksimale spænding som transistoren og er i stand til at modstå den maksimale strøm, der strømmer gennem det primære kredsløb i denne konverter i en puls.
Se også på elektrohomepro.com
: