РЦД снуббер - принцип рада и пример израчуна

Разлог зашто прибегавају коришћењу снуббара

Током развоја претварача импулса напајања (посебно за снажне тополошке уређаје за потискивање и повлачење напријед, гдје се пребацивање одвија у тешким режимима), потребно је водити рачуна да се заштитни прекидачи заштите од прекида напона.

Упркос чињеници да документација за теренски рад указује на максимални напон између одвода и извора на 450, 600 или чак 1200 волти, један случајни високонапонски импулс на одводу може бити довољан да пробије скуп (чак и високи напон) кључ. Штавише, суседни елементи круга, укључујући оскудног возача, могу бити нападнути.

Такав догађај ће одмах довести до гомиле проблема: где набавити сличан транзистор? Да ли је сада на продају? Ако не, када ће се појавити? Колико ће нови теренски рад бити добар? Ко ће, када и за који новац предузимати за лемљење свега тога? Колико дуго ће трајати нови кључ и хоће ли поновити судбину свог претходника? итд. итд.

У сваком случају, боље је одмах бити безбедан, па чак и у фази дизајнирања уређаја предузети мере за спречавање таквих проблема у корену. Срећом, поуздано, јефтино и лако имплементирано решење засновано на пасивним компонентама одавно је познато које је постало популарно и међу љубитељима високонапонске опреме и код професионалаца. Ријеч је о најједноставнијој снопу РЦД-а.

Традиционално за претвараче импулса, индуктивност примарног намотаја трансформатора или индуктора је укључена у одводни круг транзистора. И при наглом гашењу транзистора у условима када преклопљена струја још није пала на сигурну вредност, према закону електромагнетне индукције, на намоту ће се појавити високи напон, сразмеран индуктивности намота и брзини преласка транзистора из стања проводника у закључано стање.

Ако је предња страна довољно стрма, а укупна индуктивност намотаја у одводном кругу транзистора значајна, тада ће велика брзина пораста напона између одвода и извора одмах довести до катастрофе. Да би се смањила и олакшала та стопа топлотног раста закључавања транзистора, између одвода и извора заштићеног кључа поставља се РЦД снубер.

Како функционира РЦД снуббер?

РЦД снаббер ради на следећи начин. У тренутку када је транзистор закључан, струја примарног намотаја због своје индуктивности не може тренутно да се смањи на нулу. И уместо да гори транзистор, наелектрисање, под дејством високог ЕМФ-а, пролази кроз диоду Д до кондензатора Ц снуберовог круга, пуни га, а транзистор се затвара у меком режиму мале струје кроз свој прелаз.

Када се транзистор поново почне отварати (нагло прелазећи на наредни период пребацивања), кондензатор гноја испразнит ће се не кроз голи транзистор, већ кроз отпорник снуббер Р. И будући да је отпорник снуббер неколико пута већи од пријелазног отпора отпора извор, тада ће главни део енергије смештене у кондензатору бити распоређен тачно на отпорнику, а не на транзистору. Дакле, сноп РЦД апсорбује и распршује енергију лажне високонапонске индуктивности ц.

Прорачун ланца снуббер

П је снага расподијељена на отпорнику снуббера Ц је капацитивност снуббер кондензатора т је вријеме закључавања транзистора током којег се набија кондензатор снуббера У је максимални напон на који се набија кондензатор снуббера И струја је кроз транзистор док се не затвори-колико пута у секунди снаббер (фреквенција комутације транзистора)

Да би се израчунале вредности елемената заштитних грицкалица, за почетак се постављају временом за који транзистор у овом кругу прелази из проводног стања у закључано. За то време, снуббер кондензатор мора имати времена да се напуни кроз диоду. Овде се узима у обзир просечна струја намотаја снаге од које је потребно заштитити. И напон напајања намотаја претварача ће вам омогућити да одаберете кондензатор са одговарајућим максималним напоном.

Затим треба израчунати снагу коју ће расипати снуббер отпорник, а након тога одабрати специфичну вриједност отпорника на основу временских параметара добијеног РЦ круга. Штавише, отпор отпорника не би требао бити низак, тако да када кондензатор почне да се празни кроз њега, максимални импулсни напон пражњења заједно са радном струјом не прелази критичну вредност за транзистор. Тај отпор не треба да буде превелик да би кондензатор још имао времена да се испразни, док транзистор развија позитиван део радног периода.

Погледајмо пример.

Мрежни претварач (амплитуда напајања од 310 волти) снаге 2 кВ делује на фреквенцији од 40 кХз, а максимални напон између одвода и извора за његове тастере је 600 волти. Неопходно је израчунати РЦД снубер за ове транзисторе. Нека време искључивања транзистора у кругу буде 120 нс.

Просјечна струја намотаја 2000/310 = 6,45 А. Пустите да напон на кључу не пређе 400 волти. Тада је Ц = 6,45 * 0,000000120 / 400 = 1,935 нФ. Бирамо филмски кондензатор капацитета 2,2 нФ на 630 волти. Снага коју апсорбује и распрши сваки грицкалица током 40 000 периода биће П = 40,000 * 0,0000000022 * 400 * 400/2 = 7,04 В.

Претпоставимо да је минимални радни циклус импулса на сваком од два транзистора 30%. То значи да ће најмање отворено време сваког транзистора бити 0,3 / 80,000 = 3,75 μс, узимајући у обзир предњу страну, узимамо 3,65 μс. Ми узимамо 5% овог времена за 3 * РЦ и пустимо да се кондензатор током тог времена скоро потпуно испразни. Тада је 3 * РЦ = 0,05 * 0,00000365. Одатле (супститут Ц = 2,2 нФ) добијамо Р = 27,65 Охма.

Инсталирамо два отпорника од пет вата по 56 Охма паралелно у сваки сноп нашег двотактног мотора и добијамо 28 Охма за сваки снуб. Пулсна струја од рада снубера када се кондензатор празни кроз отпор је 400/28 = 14,28 А - то је струја у импулсу која пролази кроз транзистор на почетку сваког периода. Према документацији за већину најпопуларнијих транзистора снаге, највећа дозвољена импулсна струја за њих премашује максималну просечну струју за најмање 4 пута.

Што се тиче диоде, импулзна диода је смештена у РЦД снуббер круг на истом максималном напону као на транзистору и способна је да издржи максималну струју која тече кроз примарни круг овог претварача у импулсу.