RCD paplotėlis - veikimo principas ir skaičiavimo pavyzdys

Priežastis, dėl kurios jie naudojasi šnipščiais

Kuriant galios impulsų keitiklį (ypač galingiems push-pull ir forward topologijos įtaisams, kai perjungimas vyksta sunkiais režimais), reikia pasirūpinti, kad maitinimo jungikliai būtų apsaugoti nuo įtampos nutrūkimo.

Nepaisant to, kad lauko darbų dokumentuose nurodoma maksimali įtampa tarp kanalizacijos ir šaltinio esant 450, 600 ar net 1200 voltams, vieno atsitiktinio aukštos įtampos impulso nutekėjimo gali pakakti, kad būtų galima sulaužyti brangų (net aukštos įtampos) raktą. Be to, gali nukentėti kaimyniniai grandinės elementai, įskaitant ribotą vairuotoją.

Toks įvykis iškart sukels krūvą problemų: iš kur gauti panašų tranzistorių? Ar ji parduodama dabar? Jei ne, kada jis pasirodys? Kaip gerai bus nauji lauko darbai? Kas, kada ir už kokius pinigus įsipareigos visa tai išsklaidyti? Kiek laiko truks naujasis raktas ir ar jis nebekartos savo pirmtako likimo? tt ir pan.

Bet kokiu atveju geriau būti saugiam iš karto, ir net prietaiso projektavimo etape imkitės priemonių, kad išvengtumėte tokių rūpesčių šaknyje. Laimei, ilgą laiką buvo žinomas patikimas, nebrangus ir lengvai įgyvendinamas sprendimas, pagrįstas pasyviais komponentais, kuris išpopuliarėjo tiek aukštos įtampos galios įrenginių gerbėjų, tiek profesionalų tarpe. Kalbama apie paprasčiausią RCD šnabždesį.

Paprastai impulsų keitiklių atveju transformatoriaus ar induktoriaus pirminės apvijos induktyvumas yra įtrauktas į tranzistoriaus kanalizacijos grandinę. Ir smarkiai išjungus tranzistorių tokiomis sąlygomis, kai įjungta srovė dar nesumažėjo iki saugios vertės, pagal elektromagnetinės indukcijos dėsnį apvijoje atsiras aukšta įtampa, proporcinga apvijos induktyvumui ir tranzistoriaus greičiui iš laidžios būsenos į užrakintą būseną.

Jei priekis yra pakankamai kietas, o tranzistoriaus nutekėjimo grandinėje bendras apvijos induktyvumas yra didelis, tada didelis įtampos kilimo greitis tarp kanalizacijos ir šaltinio iškart sukels katastrofą. Siekiant sumažinti ir palengvinti šį šiluminio augimo greitį, užrakinant tranzistorių, tarp nutekėjimo ir apsaugoto rakto šaltinio dedamas RCD šliuzas.

Kaip veikia RCD snubberis?

RCD žabangas veikia taip. Tranzistoriaus užrakinimo metu pirminės apvijos srovė dėl savo induktyvumo negali akimirksniu sumažėti iki nulio. Ir užuot sudeginęs tranzistorių, krūvis, veikiant dideliam EML, per diodą D sklinda į sriegio grandinės kondensatorių C, jį įkraudamas, o tranzistorius minkštu režimu užsidaro maža srove per savo perėjimą.

Kai tranzistorius vėl pradės atsidaryti (staigiai pereidamas į kitą perjungimo periodą), iškrovimo kondensatorius bus išleistas, bet ne per pliką tranzistorių, bet per sriegio varžą R. Ir kadangi sumuštinio varžos pasipriešinimas yra kelis kartus didesnis už sankryžos pasipriešinimą. šaltinis, tada pagrindinė energijos dalis, kaupiama kondensatoriuje, bus paskirta tiksliai ant rezistoriaus, o ne ant tranzistoriaus. Taigi, RCD slopintuvas sugeria ir išsklaido klaidingos aukštos įtampos viršįtampio c induktyvumo energiją.

Snubber grandinės skaičiavimas

P - sraigto rezistoriaus išsklaidyta galia C - slopintuvo kondensatoriaus talpa t - tranzistoriaus užrakinimo laikas, per kurį įkraunamas slopintuvo kondensatorius U - maksimali įtampa, į kurią įkraunamas snyberio kondensatorius. snabber (tranzistoriaus perjungimo dažnis)

Norėdami apskaičiuoti apsauginių šlifavimo elementų reikšmes paleidimui, jie nustatomi pagal laiką, kuriam esant šios grandinės tranzistorius pereina iš laidžio būsenos į užrakintą būseną. Per tą laiką sustingęs kondensatorius turi turėti laiko įkrauti per diodą. Čia atsižvelgiama į vidutinę galios apvijos srovę, nuo kurios būtina apsaugoti. Ir keitiklio apvijos maitinimo įtampa leis jums pasirinkti kondensatorių su tinkama maksimalia įtampa.

Toliau turite apskaičiuoti galią, kurią išsklaidys srieginis rezistorius, ir po to, remdamiesi gautos RC grandinės laiko parametrais, pasirinkite konkrečią rezistoriaus vertę. Be to, rezistoriaus varža neturėtų būti per maža, kad kondensatoriui pradėjus išsikrauti per jį, maksimalus iškrovos srovės impulsas kartu su darbine srove neviršytų tranzistoriaus kritinės vertės. Šis pasipriešinimas neturėtų būti per didelis, kad kondensatorius dar turėtų laiko išsikrauti, o tranzistorius dirba teigiamą darbo laikotarpio dalį.

Pažvelkime į pavyzdį.

Tinklo stūmimo keitiklis (310 voltų maitinimo įtampos amplitudė), sunaudojantis 2 kW, veikia 40 kHz dažniu, o jo raktų didžiausia įtampa tarp kanalizacijos ir šaltinio yra 600 voltų. Būtina apskaičiuoti šių tranzistorių RCD sumušimą. Tegul tranzistoriaus išsijungimo laikas grandinėje yra 120 ns.

Vidutinė apvijos srovė 2000/310 = 6,45 A. Tegul rakto įtampa neviršija 400 voltų. Tada C = 6,45 * 0,000000120 / 400 = 1,935 nF. Mes pasirenkame plėvelinį kondensatorių, kurio talpa yra 2,2 nF, esant 630 voltų. Galia, kurią 40 000 laikotarpių sugeria ir išsklaido kiekvienas šnypštuvas, bus P = 40 000 * 0,0000000022 * 400 * 400/2 = 7,04 W.

Tarkime, kad mažiausias impulsų ciklas kiekviename iš dviejų tranzistorių yra 30%. Tai reiškia, kad minimalus kiekvieno tranzistoriaus atidarymo laikas bus 0,3 / 80 000 = 3,75 μs, atsižvelgiant į priekį, mes imame 3,65 μs. Mes užtrunkame 5% šio laiko 3 * RC ir leiskite kondensatoriui per tą laiką beveik visiškai išsikrauti. Tada 3 * RC = 0,05 * 0,00000365. Iš čia (pakaitalas C = 2,2 nF) gauname R = 27,65 omų.

Dviejuose penkių vatų 56 omų rezistoriuose mes montuojame lygiagrečiai kiekviename mūsų dvitakčio šliaužiklyje ir gauname 28 omus už kiekvieną spenelį. Impulsų srovė, atsirandanti veikiant sraigtui, kai kondensatorius išsikrauna per varžą, yra 400/28 = 14,28 A - tai yra impulso srovė, praeinanti per tranzistorių kiekvieno laikotarpio pradžioje. Remiantis populiariausių galios tranzistorių dokumentais, maksimali leistina impulsų srovė jiems viršija maksimalią vidutinę srovę mažiausiai 4 kartus.

Kalbant apie diodą, impulsinis diodas įdedamas į RCD skenerio grandinę, esant tokiai pačiai maksimaliai įtampai kaip ir tranzistoriui, ir impulsas gali atlaikyti maksimalią srovę, tekančią per šio keitiklio pirminę grandinę.