RCD snubber - toimintaperiaate ja laskentaesimerkki

Syy, miksi he turvautuvat tukahduttajien käyttöön

Tehopulssimuuntimen kehittämisen aikana (etenkin voimakkaille push-pull- ja eteenpäin suuntautuville topologialaitteille, joissa vaihto tapahtuu kovissa tiloissa) on varmistettava, että virtakytkimet on suojattu jännitteen rikkoutumiselta.

Huolimatta siitä, että kenttätyöasiakirjat osoittavat suurimman jännitteen viemärin ja lähteen välillä 450, 600 tai jopa 1200 voltilla, viemäriin yksi satunnainen korkeajännitepulssi saattaa olla riittävä murtamaan kallis (jopa korkeajännite) näppäin. Lisäksi piirin naapurielementit, mukaan lukien niukka ohjain, voivat joutua hyökkäyksen kohteeksi.

Tällainen tapahtuma johtaa heti joukkoon ongelmia: mistä saada samanlainen transistori? Onko se nyt myynnissä? Jos ei, milloin se ilmestyy? Kuinka hyvä uusi kenttätyö tulee olemaan? Kuka, milloin ja millä rahalla sitoutuu kaiken tämän juottamiseen? Kuinka kauan uusi avain kestää ja eikö se toista edeltäjänsä kohtaloa? jne. ja niin edelleen.

Joka tapauksessa on parempi olla turvallista heti, ja jopa laitteen suunnitteluvaiheessa ryhdytään toimenpiteisiin tällaisten ongelmien estämiseksi juuressa. Onneksi passiivisiin komponentteihin perustuva luotettava, edullinen ja helppo toteuttaa ratkaisu on ollut tiedossa jo kauan sitten, ja siitä on tullut suosittua sekä korkeajännitelaitteiden fanien että ammattilaisten keskuudessa. Kyse on yksinkertaisimmasta RCD-hanastajasta.

Perinteisesti pulssimuuntajille muuntajan tai induktorin ensiökäämin induktanssi sisältyy transistorin tyhjennyspiiriin. Ja transistorin terävällä sammutuksella olosuhteissa, joissa kytketty virta ei ole vielä vähentynyt turvalliseen arvoon, sähkömagneettisen induktion lain mukaan käämiin ilmestyy korkea jännite, joka on verrannollinen käämin induktanssiin ja transistorin nopeuteen johtavasta tilasta lukittuun tilaan.

Jos etuosa on riittävän jyrkkä ja käämin kokonainen induktanssi transistorin viemäripiirissä on merkittävä, niin jännitteen nopea nousu viemärin ja lähteen välillä johtaa välittömästi katastrofiin. Tätä transistorin lukitsemisen lämpökasvunopeuden vähentämiseksi ja helpottamiseksi viemärin ja suojatun avaimen lähteen väliin asetetaan RCD-hankaaja.

Kuinka RCD-häiriö toimii?

RCD-snabber toimii seuraavasti. Tällä hetkellä, kun transistori on lukittu, ensiökäämin virta ei induktanssinsa vuoksi voi välittömästi laskea nollaan. Ja transistorin polttamisen sijasta, varaus, korkean EMF: n vaikutuksesta, ryntää diodin D läpi häikäisypiirin kondensaattoriin C, lataamalla sitä, ja transistori sulkeutuu pienen virran pehmeässä tilassa siirtymänsä kautta.

Kun transistori alkaa taas avata (siirtymässä äkillisesti seuraavaan kytkentäjaksoon), puristuskondensaattori purkautuu, mutta ei paljaan transistorin kautta, vaan vaistovastuksen R kautta. Ja koska valaisimen vastus on useita kertoja suurempi kuin ristin vastus Lähde, silloin pääosa kondensaattoriin varastoidusta energiasta allokoidaan tarkasti vastukselle, ei transistorille. Siten RCD-hankaaja absorboi ja hajottaa väärän korkeajännitteen aalto-c-induktanssin energian.

Snubber-ketjun laskenta

P on puristusvastukselle kulunut teho C on valaisinkondensaattorin kapasitanssi t on transistorin lukitusaika, jonka aikana hankakondensaattoria ladataan U on suurin jännite, johon valaisinkondensaattori ladataan. I on virta transistorin läpi, kunnes se sulkeutuu f - kuinka monta kertaa sekunnissa snabber (transistorin kytkentätaajuus)

Suojaavien hankaavien elementtien arvojen laskemiseksi alkamista varten asetetaan ne ajanjaksolla, jonka kuluessa tämän piirin transistori siirtyy johtavasta tilasta lukittuun tilaan. Tänä aikana hankaavan kondensaattorin on oltava aikaa latautua diodin läpi. Tässä otetaan huomioon tehokäämin keskimääräinen virta, jota on tarpeen suojata. Ja muuntajan käämin syöttöjännite antaa sinun valita kondensaattorin, jolla on sopiva maksimijännite.

Seuraavaksi sinun on laskettava teho, jonka hajotusvastus hajottaa, ja sen jälkeen valittava vastuksen tietty arvo saadun RC-piirin aikaparametrien perusteella. Lisäksi vastuksen resistanssin ei tulisi olla liian pieni, jotta kondensaattorin alkaessa purkautua sen läpi, suurin purkausvirran pulssi yhdessä käyttövirran kanssa ei ylitä transistorin kriittistä arvoa. Tämän resistanssin ei tulisi olla liian suuri, jotta kondensaattorilla on vielä aikaa purkautua, kun transistori toimii positiivisen osan työjaksosta.

Katsotaanpa esimerkkiä.

Verkko-push-pull-invertteri (syöttöjännitteen amplitudi 310 volttia), joka kuluttaa 2 kW, toimii taajuudella 40 kHz, ja enimmäisjännite viemärin ja lähteen välillä avaimille on 600 volttia. Näiden transistorien RCD-häiriö on tarpeen laskea. Olkoon transistorin kytkentäaika piirissä 120 ns.

Keskimääräinen käämitysvirta 2000/310 = 6,45 A. Anna avaimen jännitteen olla enintään 400 volttia. Sitten C = 6,45 * 0,000000120 / 400 = 1,935 nF. Valitsemme kalvokondensaattorin, jonka kapasiteetti on 2,2 nF 630 voltilla. Jokaisen hankaajan absorboima ja kuluttama teho 40 000 jaksona on P = 40 000 * 0,0000000022 * 400 * 400/2 = 7,04 W.

Oletetaan, että kummankin transistorin minimi pulssin käyttöjakso on 30%. Tämä tarkoittaa, että kunkin transistorin minimiaukioloaika on 0,3 / 80 000 = 3,75 μs, ottaen huomioon etuosa, otamme 3,65 μs. Otamme 5% tästä ajasta 3 * RC: lle, ja annamme kondensaattorin tyhjentyä melkein kokonaan tänä aikana. Sitten 3 * RC = 0,05 * 0,00000365. Tästä (korvaava C = 2,2 nF) saamme R = 27,65 ohmia.

Asennamme kaksi viiden watin 56 ohmin vastusta rinnakkain jokaisessa kaksitahtisissamme ja saamme 28 ohmia kutakin hankaajaa kohti. Snupberin toiminnasta tuleva pulssivirta kondensaattorin purkautuessa vastuksen läpi on 400/28 = 14,28 A - tämä on pulssin virta, joka kulkee transistorin läpi kunkin jakson alussa. Suosituimpien tehotransistorien ohjeiden mukaan niiden suurin sallittu pulssivirta ylittää suurimman keskimääräisen virran vähintään 4 kertaa.

Mitä tulee diodiin, pulssidiodi asetetaan RCD-hammastuspiiriin samalla maksimijännitteellä kuin transistorin ja se kykenee kestämään tämän muuntimen ensiöpiirin läpi virtaavan maksimivirran pulssissa.