أهمية دوائر RC Snubber - التصميم والاستخدام

أهمية دوائر RC Snubber - التصميم والاستخدام

بسبب السخونة الزائدة أو الجهد الزائد أو التيار الزائد أو التغيير المفرط في الجهد أو أجهزة التحويل الحالية ومكونات الدائرة قد تفشل. يمكن حمايتها من التيار الزائد عن طريق وضع الصمامات في مواقع مناسبة. يمكن استخدام المشتتات والمراوح الحرارية لإبعاد الحرارة الزائدة عن أجهزة التبديل والمكونات الأخرى. هناك حاجة لدارات Snubber للحد من معدل التغيير في الجهد أو التيار ( في / د أو dv / dt ) والجهد الزائد أثناء التشغيل والإيقاف. يتم وضع هذه عبر أجهزة أشباه الموصلات للحماية وكذلك لتحسين الأداء. ثابتة dv / dt هو مقياس لقدرة الثايرستور على الاحتفاظ بحالة انسداد تحت تأثير جهد عابر. تستخدم هذه أيضًا عبر المرحلات والمفاتيح لمنع الانحناء.



ضرورة استخدام دائرة Snubber

يتم وضع هذه عبر أجهزة التحويل المختلفة مثل الترانزستورات ، الثايرستور ، إلخ. يؤدي التبديل من حالة التشغيل إلى حالة الإيقاف إلى تغيير مقاومة الجهاز فجأة إلى القيمة العالية. لكن هذا يسمح لتيار صغير بالتدفق عبر المفتاح. يؤدي هذا إلى إحداث جهد كبير عبر الجهاز. إذا تم تقليل هذا التيار بمعدل أسرع ، فإن الجهد المستحث عبر الجهاز وأيضًا إذا كان المفتاح غير قادر على تحمل هذا الجهد ، يصبح المفتاح محترقًا. لذلك هناك حاجة إلى مسار إضافي لمنع هذا الجهد العالي المستحث


وبالمثل عندما يكون الانتقال من حالة إيقاف التشغيل إلى حالة التشغيل ، نظرًا للتوزيع غير المتكافئ للتيار عبر منطقة ارتفاع درجة حرارة المفتاح ، فسيتم حرقه في النهاية. هنا أيضًا snubber ضروري لتقليل التيار عند البدء عن طريق عمل مسار بديل.





يوفر Snubbers في وضع التبديل واحدة أو أكثر من الوظائف التالية

  • قم بتشكيل خط تحميل ترانزستور تحويل ثنائي القطب لإبقائه في منطقة التشغيل الآمنة.
  • تقليل الفولتية والتيارات خلال ظروف التشغيل والإيقاف المؤقت.
  • يزيل الطاقة من ترانزستور التبديل ويبدد الطاقة في المقاوم لتقليل درجة حرارة الوصلة.
  • الحد من معدل تغير الجهد والتيارات خلال العبور.
  • تقليل الرنين للحد من ذروة الجهد على ترانزستور التبديل وخفض ترددها.

تصميم دوائر RC Snubber:

هناك العديد من أنواع snubbers مثل RC و diode و snubbers ذات الحالة الصلبة ولكن الأكثر استخدامًا هو دائرة RC snubber. هذا ينطبق على كل من معدل التحكم في الارتفاع والتخميد.



هذه الدائرة عبارة عن مكثف ومقاوم متسلسل متصل عبر مفتاح. لتصميم دوائر Snubber. كمية الطاقة المراد تبديدها في مقاومة snubber تساوي كمية الطاقة المخزنة في المكثفات. يمكن استخدام أداة RC Snubber الموضوعة عبر المفتاح لتقليل ذروة الجهد عند إيقاف التشغيل ولإضاءة الحلقة. يمكن أن تكون دائرة جهاز التنفس RC مستقطبة أو غير مستقطبة. إذا افترضت أن المصدر لديه مقاومة لا تذكر ، فإن أسوأ حالة تيار في دائرة snubber


أنا = Vo / Rs و أنا = C.dv / dt

دائرة RC Snubber الأمامية المستقطبة

دائرة RC Snubber الأمامية المستقطبة

للحصول على دائرة RC المناسبة ذات الاستقطاب الأمامي ، يتم توصيل الثايرستور أو الترانزستور بصمام ثنائي موازٍ مضاد. سيحد R للأمام dv / dt و R1 يحدان من تيار التفريغ للمكثف عند تشغيل الترانزستور Q1. هذه تستخدم كقواطع للجهد الزائد لضبط الجهد.

عكس الدائرة المستقطبة RC Snubber

عكس الدائرة المستقطبة RC Snubber

يمكن استخدام دائرة snubber المستقطب العكسي للحد من الاتجاه المعاكس dv / dt . سيحد R1 من تيار التفريغ للمكثف.

دائرة snubber غير مستقطبة

دائرة snubber غير مستقطبة

يتم استخدام دائرة snubber غير المستقطبة عند استخدام زوج من أجهزة التحويل في الموازاة المضادة. لتحديد قيم المقاوم والمكثف يمكن استخدام تقنية تصميم بسيطة. لهذا هناك حاجة إلى التصميم الأمثل. ومن ثم سيتم استخدام إجراء معقد. يمكن استخدام هذه لحماية الثايرستور.

اختيار المكثفات:

تتعرض مكثفات Snubber لقمة عالية وتيارات RMS وعالية dv / dt . مثال على ذلك هو تشغيل وإيقاف المسامير الحالية في مكثف RCD نموذجي. النبضة سيكون لها ذروة عالية واتساع RMS. يجب أن يفي مكثف snubber بمتطلبين. أولاً ، يجب أن تكون الطاقة المخزنة في مكثف snubber أكبر من الطاقة في محاثة الدائرة. ثانيًا ، يجب أن يكون ثابت الوقت لدوائر snubber صغيرًا مقارنةً بأقصر وقت متوقع ، عادةً 10 ٪ من الوقت المحدد. من خلال السماح للمقاوم بأن يكون فعالًا في تردد الرنين ، يتم استخدام هذا المكثف لتقليل التبديد عند تردد التبديل. أفضل تصميم هو اختيار مقاومة مكثف هو نفسه المقاوم عند تردد الرنين.

اختيار المقاومات:

من المهم أن يكون R في جهاز التحكم عن بعد RC ، منخفض الحث الذاتي. الحث في R سيزيد من ذروة الجهد ويميل إلى هزيمة الغرض من snubber. سيكون الحث المنخفض مرغوبًا أيضًا لـ R في snubber ولكنه ليس بالغ الأهمية لأن تأثير كمية صغيرة من المحاثة هو زيادة وقت إعادة تعيين C بشكل طفيف وسيقلل تيار الذروة في المفتاح عند التشغيل. عادة ما يكون الاختيار الطبيعي لـ R هو تكوين الكربون أو الفيلم المعدني. يجب أن يكون تبديد طاقة المقاوم مستقلاً عن المقاومة R لأنه يبدد الطاقة المخزنة في مكثف snubber في كل انتقال للجهد في المكثف. إذا اخترنا المقاوم على أنه الممانعة المميزة ، فإن الرنين يكون مخمدًا جيدًا.

عند مقارنة التصميم السريع بالتصميم الأمثل ، سيتم تقليل قدرة طاقة المقاوم المطلوبة. عادةً ما يكون التصميم 'السريع' مناسبًا تمامًا للتصميم النهائي. يكون الانتقال إلى نهج 'الأمثل' فقط إذا كانت كفاءة الطاقة وقيود الحجم تفرض الحاجة إلى التصميم الأمثل.

استخدام دوائر RC Snubber:

نظرًا لوظائفها كما هو مذكور أعلاه ، فإن الثايرستور والترياك والمرحلات تحتاج إلى دوائر تنفس للتحكم في ارتفاع الجهد.

مخطط الدائرة للتحكم في معدل التغيير في الجهد

مخطط الدائرة للتحكم في معدل التغيير في الجهد

علاوة على ذلك يمكن اختيار عامل التخميد. سيؤدي عامل التخميد الأعلى إلى وقت تأرجح أقصر على الدائرة المتذبذبة. في مخطط الدائرة أعلاه ، يتم وضع دائرة snubber لتقليل ذروة الجهد عند الإيقاف ولإضاءة الحلقة.