Z powodu przegrzania, przepięcia, przetężenia lub nadmiernej zmiany napięcia lub prądu, urządzenia przełączające i elementy obwodu mogą ulec awarii. Przed przetężeniem można je zabezpieczyć umieszczając bezpieczniki w odpowiednich miejscach. Radiatory i wentylatory mogą służyć do odprowadzania nadmiaru ciepła z urządzeń przełączających i innych komponentów. Obwody tłumiące są potrzebne, aby ograniczyć szybkość zmian napięcia lub prądu ( w / dt lub dv / dt ) i przepięcia podczas włączania i wyłączania. Są one umieszczane w poprzek urządzeń półprzewodnikowych w celu ochrony, a także w celu poprawy wydajności. Statyczny dv / dt jest miarą zdolności tyrystora do zachowania stanu blokowania pod wpływem przejściowego napięcia. Są one również używane w przekaźnikach i przełącznikach, aby zapobiec powstawaniu łuku elektrycznego.
Konieczność użycia obwodu tłumiącego
Są one umieszczone na różnych urządzeniach przełączających, takich jak tranzystory, tyrystory, itp. Przełączenie ze stanu WŁ. Na WYŁ. Powoduje nagłą zmianę impedancji urządzenia na wysoką wartość. Ale to pozwala na przepływ niewielkiego prądu przez przełącznik. To indukuje duże napięcie na urządzeniu. Jeśli ten prąd zmniejsza się w szybszym tempie, to większe jest napięcie indukowane na urządzeniu, a także, jeśli przełącznik nie jest w stanie wytrzymać tego napięcia, przełącznik przepala się. Potrzebna jest więc ścieżka pomocnicza, aby zapobiec takiemu indukowanemu napięciu
Podobnie, gdy przejście jest ze stanu OFF do ON, ze względu na nierównomierny rozkład prądu w obszarze wyłącznika nastąpi przegrzanie i ostatecznie zostanie spalony. Tutaj również tłumik jest konieczny, aby zmniejszyć prąd przy rozruchu, tworząc alternatywną ścieżkę.
Snubbery w trybie przełączania zapewniają jedną lub więcej z następujących funkcji
- Uformuj linię obciążenia bipolarnego tranzystora przełączającego, aby utrzymać go w bezpiecznym obszarze działania.
- Redukowanie napięć i prądów w stanach przejściowych włączania i wyłączania.
- Usuwa energię z tranzystora przełączającego i rozprasza energię w rezystorze w celu obniżenia temperatury złącza.
- Ograniczanie szybkości zmian napięcia i prądów podczas stanów nieustalonych.
- Zmniejsz dzwonienie, aby ograniczyć szczytowe napięcie na tranzystorze przełączającym i obniżyć ich częstotliwość.
Projektowanie obwodów RC Snubber:
Istnieje wiele rodzajów tłumików, takich jak RC, diodowe i półprzewodnikowe, ale najczęściej stosowanym jest obwód tłumiący RC. Dotyczy to zarówno kontroli tempa wzrostu, jak i tłumienia.
Obwód ten jest kondensatorem i rezystorem szeregowym podłączonym do przełącznika. Do projektowania obwodów Snubber. Ilość energii, która ma zostać rozproszona w rezystancji tłumika, jest równa ilości energii zmagazynowanej w kondensatorach. RC Snubber umieszczony na przełączniku może być użyty do zmniejszenia napięcia szczytowego przy wyłączaniu i do oświetlenia pierścienia. Obwód tłumika RC może być spolaryzowany lub niespolaryzowany. Jeśli założymy, że źródło ma znikomą impedancję, najgorszym przypadkiem jest prąd szczytowy w obwodzie tłumiącym
I = Vo / Rs i I = C.dv / dt
Obwód tłumiący RC spolaryzowany do przodu
Dla odpowiedniego obwodu tłumiącego RC spolaryzowanego do przodu tyrystor lub tranzystor jest połączony z diodą przeciwrównoległą. R ograniczy naprzód dv / dt a R1 ogranicza prąd rozładowania kondensatora, gdy tranzystor Q1 jest włączony. Są one używane jako ograniczniki przepięć do ograniczania napięcia.
Obwód odwrotnej polaryzacji RC Snubber
Obwód tłumika z odwrotną polaryzacją może być użyty do ograniczenia biegu wstecznego dv / dt . R1 ograniczy prąd rozładowania kondensatora.
Niespolaryzowany obwód tłumiący
Niespolaryzowany obwód tłumiący jest używany, gdy para urządzeń przełączających jest używana przeciwrównolegle. Do określenia wartości rezystora i kondensatora można zastosować prostą technikę projektowania. W tym celu potrzebny jest optymalny projekt. Dlatego zastosowana zostanie złożona procedura. Mogą być używane do ochrony i tyrystorów.
Dobór kondensatorów:
Kondensatory tłumiące są poddawane wysokim prądom szczytowym i skutecznym oraz wysokim dv / dt . Przykładem są skoki prądu włączania i wyłączania w typowym kondensatorze tłumiącym RCD. Impuls będzie miał wysokie amplitudy szczytowe i RMS. Kondensator tłumiący musi spełniać dwa wymagania. Po pierwsze, energia zmagazynowana w kondensatorze tłumiącym musi być większa niż energia w indukcyjności obwodu. Po drugie, stała czasowa obwodów tłumiących powinna być mała w porównaniu do najkrótszego oczekiwanego czasu, zwykle 10% czasu. Umożliwiając rezystorowi skuteczne działanie przy częstotliwości dzwonienia, kondensator ten jest używany do zminimalizowania rozpraszania przy częstotliwości przełączania. Najlepszy projekt polega na tym, że wybór impedancji kondensatora jest taki sam, jak rezystora przy częstotliwości dzwonienia.
Dobór rezystorów:
Ważne jest, aby R w tłumiku RC miał niską indukcyjność własną. Indukcyjność w R zwiększy napięcie szczytowe i będzie miała tendencję do pokonywania celu tłumika. Niska indukcyjność będzie również pożądana dla R w tłumiku, ale nie jest to krytyczne, ponieważ efektem małej ilości indukcyjności jest nieznaczne zwiększenie czasu resetowania C i zmniejszenie prądu szczytowego w przełączniku przy włączaniu. Zwykle R to skład węgla lub błona metaliczna. Rozpraszanie mocy rezystora musi być niezależne od rezystancji R, ponieważ rozprasza energię zmagazynowaną w kondensatorze tłumiącym przy każdym przejściu napięcia w kondensatorze. Jeśli wybierzemy rezystor o takiej impedancji charakterystycznej, to dzwonienie jest dobrze wytłumione.
Porównując projekt Quick z konstrukcją optymalną, wymagana moc rezystora tłumiącego zostanie zmniejszona. Zwykle projekt „szybki” jest całkowicie odpowiedni dla ostatecznego projektu. Podejście do podejścia „optymalnego” ma miejsce tylko wtedy, gdy wydajność energetyczna i ograniczenia w wielkości narzucają potrzebę optymalnego projektu.
Wykorzystanie obwodów RC Snubber:
Ze względu na swoją funkcjonalność, jak wspomniano powyżej, tyrystory, triaki i przekaźniki wymagały obwodów tłumiących do kontrolowania wzrostu napięcia.
Schemat obwodu do sterowania szybkością zmian napięcia
Ponadto można wybrać współczynnik tłumienia. Wyższy współczynnik tłumienia prowadzi do krótszego czasu wahania w obwodzie oscylacyjnym. Na powyższym schemacie obwodu, obwód tłumiący jest umieszczony w celu zmniejszenia napięcia szczytowego przy wyłączaniu i oświetlania pierścienia.
