RCD snubber - prinsipyo ng operasyon at halimbawa ng pagkalkula

Ang kadahilanan na ginagamit nila ang paggamit ng mga snubber

Sa panahon ng pagbuo ng isang power pulse converter (lalo na para sa malakas na mga aparato ng push-pull at forward topology, kung saan nangyayari ang paglilipat sa mga hard mode), ang pangangalaga ay dapat gawin upang maprotektahan ang mga switch ng kuryente mula sa pagkasira ng boltahe.

Sa kabila ng katotohanan na ang dokumentasyon ng fieldwork ay nagpapahiwatig ng maximum na boltahe sa pagitan ng kanal at mapagkukunan sa 450, 600 o kahit 1200 volts, ang isang random na mataas na boltahe na tibok sa paagusan ay maaaring sapat upang masira ang mahal (kahit na mataas na boltahe) key. Bukod dito, ang mga kalapit na elemento ng circuit, kabilang ang isang mahirap na driver, ay maaaring ma-atake.

Ang ganitong kaganapan ay agad na hahantong sa isang bungkos ng mga problema: kung saan makakakuha ng isang katulad na transistor? Nabenta na ba ito? Kung hindi, kailan ito lilitaw? Gaano katindi ang magiging bagong gawain sa bukid? Sino, kailan at para sa anong pera ang gagawin sa nagbebenta ng lahat ng ito? Hanggang kailan tatagal ang bagong susi at hindi na uulitin ang kapalaran ng hinalinhan nito? atbp at iba pa.

Sa anumang kaso, mas mahusay na maging ligtas kaagad, at kahit na sa yugto ng disenyo ng aparato ay gumawa ng mga hakbang upang maiwasan ang mga gulo sa ugat. Sa kabutihang palad, ang isang maaasahan, murang at madaling ipatupad na solusyon para sa mga passive na sangkap ay kilala sa mahabang panahon na naging tanyag sa parehong mga tagahanga ng mga kagamitan na may kapangyarihan ng boltahe na may mataas na boltahe. Ito ay tungkol sa pinakasimpleng snubber ng RCD.

Ayon sa kaugalian para sa mga nagko-convert ng pulso, ang inductance ng pangunahing paikot-ikot ng isang transpormer o inductor ay kasama sa paagusan ng circuit transistor. At sa isang matalim na pagsara ng transistor sa mga kondisyon kapag ang nakabukas na kasalukuyang hindi pa bumababa sa isang ligtas na halaga, ayon sa batas ng electromagnetic induction, isang mataas na boltahe ang lilitaw sa paikot-ikot, proporsyonal sa inductance ng paikot-ikot at ang bilis ng transistor mula sa pagsasagawa ng estado hanggang sa naka-lock na estado.

Kung ang harapan ay sapat na matarik, at ang kabuuang pag-agaw ng paikot-ikot sa paagusan ng circuit ng transistor ay makabuluhan, kung gayon ang mataas na rate ng boltahe na pagtaas sa pagitan ng alisan ng tubig at ang mapagkukunan ay agad na hahantong sa kalamidad. Upang mabawasan at mapadali ang thermal rate ng paglago ng pag-lock ng transistor, ang isang RCD snubber ay inilalagay sa pagitan ng kanal at ang mapagkukunan ng protektadong key.

Paano gumagana ang snubber ng RCD?

Ang RCD snabber ay gumagana tulad ng mga sumusunod. Sa sandaling ang transistor ay naka-lock, ang kasalukuyang ng pangunahing paikot-ikot, dahil sa inductance nito, ay hindi maaaring agad na bumaba sa zero. At sa halip na sunugin ang transistor, ang singil, sa ilalim ng pagkilos ng mataas na EMF, ay dumadaloy sa pamamagitan ng diode D sa kapasitor C ng circuit ng snubber, singilin ito, at ang transistor ay nagsasara sa malambot na mode ng isang maliit na kasalukuyang sa pamamagitan ng paglipat nito.

Kapag ang transistor ay nagsisimulang magbukas muli (biglang lumilipat sa susunod na panahon ng paglipat), ang snubber kapasitor ay mapalabas, ngunit hindi sa pamamagitan ng hubad na transistor, ngunit sa pamamagitan ng snubber risistor R. At dahil ang paglaban ng resistor ng snubber ay maraming beses na mas malaki kaysa sa paglaban ng kantong mapagkukunan, kung gayon ang pangunahing bahagi ng enerhiya na nakaimbak sa kapasitor ay ilalaan nang eksakto sa risistor, at hindi sa transistor. Sa gayon, ang snubber ng RCD ay sumisipsip at nagtatapon ng enerhiya ng galit na galit na mataas na boltahe na pag-agaw c.

Pagkalkula ng chain ng snubber

Ang P ay ang lakas na natanggal sa snubber risistor C ay ang kapasidad ng snubber capacitor t ay ang locking time ng transistor kung saan ang snubber kapasitor ay sisingilin U ay ang maximum na boltahe kung saan ang snubber capacitor ay sisingilin ako ang kasalukuyang sa pamamagitan ng transistor hanggang sa magsara ito ng maraming beses bawat segundo snabber (dalas ng paglilipat ng transistor)

Upang makalkula ang mga halaga ng mga elemento ng proteksiyon na snubber, para sa isang pagsisimula, sila ay itinakda ng oras kung saan ang transistor sa circuit na ito ay mula sa estado ng pagsasagawa patungo sa naka-lock na estado. Sa panahong ito, ang kapasitor ng snubber ay dapat magkaroon ng oras upang singilin sa pamamagitan ng diode. Dito, ang average na kasalukuyang ng paikot-ikot na kapangyarihan ay isinasaalang-alang, kung saan kinakailangan upang protektahan. At ang supply boltahe ng paikot-ikot na converter ay magbibigay-daan sa iyo upang pumili ng isang kapasitor na may angkop na maximum na boltahe.

Susunod, kailangan mong kalkulahin ang lakas na lilipulin ng resistor ng snubber, at pagkatapos na piliin ang tukoy na halaga ng risistor batay sa mga parameter ng oras ng nakuha na RC circuit. Bukod dito, ang paglaban ng risistor ay hindi dapat masyadong maliit upang kapag ang kapasitor ay nagsisimulang mag-agos sa pamamagitan nito, ang maximum na paglabas ng kasalukuyang pulso kasama ang operating kasalukuyang ay hindi lalampas sa kritikal na halaga para sa transistor. Ang paglaban na ito ay hindi dapat masyadong malaki upang ang kapasitor ay mayroon pa ring oras upang maalis, habang ang transistor ay gumagana ang positibong bahagi ng tagal ng pagtatrabaho.

Tingnan natin ang isang halimbawa.

Ang isang network push-pull inverter (amplitude ng isang supply ng boltahe na 310 volts) na kumonsumo ng 2 kW ay nagpapatakbo sa dalas ng 40 kHz, at ang maximum na boltahe sa pagitan ng kanal at ang mapagkukunan para sa mga susi nito ay 600 volts. Kinakailangan upang makalkula ang RCD snubber para sa mga transistors na ito. Hayaan ang turn-off na oras ng transistor sa circuit ay 120 ns.

Ang average na paikot-ikot na kasalukuyang 2000/310 = 6.45 A. Hayaan ang boltahe sa susi ay hindi lalampas sa 400 volts. Pagkatapos C = 6.45 * 0.000000120 / 400 = 1.935 nF. Pumili kami ng isang capacitor ng pelikula na may kapasidad na 2.2 nF sa 630 volts. Ang lakas na hinihigop at natatapon ng bawat snubber sa loob ng 40,000 na panahon ay magiging P = 40,000 * 0.0000000022 * 400 * 400/2 = 7.04 W.

Ipagpalagay na ang minimum na cycle ng tungkulin ng pulso sa bawat isa sa dalawang transistor ay 30%. Nangangahulugan ito na ang pinakamababang bukas na oras ng bawat transistor ay magiging 0.3 / 80,000 = 3.75 μ, na isinasaalang-alang ang harap, kinukuha namin ang 3.65 μs. Tumatagal kami ng 5% ng oras na ito para sa 3 * RC, at hayaan ang kapasitor na halos ganap na mapalabas sa oras na ito. Pagkatapos 3 * RC = 0.05 * 0.00000365. Mula rito (kapalit C = 2.2 nF) nakakakuha kami ng R = 27.65 Ohms.

Nag-install kami ng dalawang five-watt resistors ng 56 Ohms na magkatulad sa bawat snubber ng aming dalawang-stroke, at nakakakuha kami ng 28 Ohms para sa bawat snubber. Ang kasalukuyang pulso mula sa pagpapatakbo ng snubber kapag ang capacitor ay naglalabas sa pamamagitan ng paglaban ay 400/28 = 14.28 A - ito ang kasalukuyang nasa pulso na dumadaan sa transistor sa simula ng bawat panahon. Ayon sa dokumentasyon para sa pinakapopular na mga transistor ng kuryente, ang pinakamataas na pinapayagan na pulso kasalukuyang para sa kanila ay lumampas sa maximum na average ng hindi bababa sa 4 na beses.

Tulad ng para sa diode, ang isang diode ng pulso ay inilalagay sa RCD snubber circuit sa parehong maximum na boltahe tulad ng transistor, at nakayanan ang maximum na kasalukuyang dumadaloy sa pangunahing circuit ng converter na ito sa isang pulso.

Comments

[#1 Egor]

Magandang malinaw na paliwanag.