RCD snubber - مبدأ التشغيل وحساب المثال

السبب يلجأون إلى استخدام السناجب

أثناء تطوير محول نبض الطاقة (خاصة بالنسبة لأجهزة طبولوجيا الدفع والسحب القوية ، حيث يحدث التبديل في أوضاع صلبة) ، يجب توخي الحذر لحماية مفاتيح الطاقة من انهيار الجهد.

على الرغم من أن وثائق العمل الميداني تشير إلى الحد الأقصى للجهد بين الصرف والمصدر عند 450 أو 600 أو حتى 1200 فولت ، إلا أن نبضة عشوائية واحدة عالية الجهد على التصريف قد تكون كافية لكسر المفتاح باهظ الثمن (حتى عالي الجهد). علاوة على ذلك ، قد تتعرض العناصر المجاورة للدائرة ، بما في ذلك سائق نادر ، للهجوم.

مثل هذا الحدث سيؤدي على الفور إلى مجموعة من المشاكل: من أين يمكن الحصول على ترانزستور مماثل؟ هل هو للبيع الآن؟ إذا لم يكن كذلك ، متى سوف تظهر؟ ما مدى جودة العمل الميداني الجديد؟ من ومتى ولماذا سوف تتعهد الأموال بتلحيم كل هذا؟ إلى متى سيستمر المفتاح الجديد ولن يكرر مصير سلفه؟ وما إلى ذلك.

في أي حال ، من الأفضل أن تكون آمنًا على الفور ، وحتى في مرحلة تصميم الجهاز ، يجب اتخاذ تدابير لمنع حدوث مثل هذه المشاكل في الجذر. لحسن الحظ ، فإن الحل الموثوق به وغير المكلف وسهل التنفيذ على أساس المكونات السلبية معروف منذ وقت طويل والذي أصبح شائعًا بين كل من عشاق معدات الطاقة عالية الجهد والمهنيين. إنه حول أبسط RCD snubber.

تقليديا لمحولات النبض ، يتم تضمين الحث من اللف الأولي للمحول أو محث في دائرة التصريف من الترانزستور. ومع الإغلاق الحاد للترانزستور في الظروف التي لم ينخفض ​​فيها التيار المبدل إلى قيمة آمنة ، وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي ، سوف يظهر الجهد العالي على اللف ، بما يتناسب مع محاثة اللف وسرعة الترانزستور من حالة التوصيل إلى الحالة المقفلة.

إذا كانت الجبهة شديدة الانحدار ، وكان الحث الكلي لللف في دائرة التصريف الخاصة بالترانزستور كبيرًا ، فإن ارتفاع معدل الجهد العالي بين الصرف والمصدر سيؤدي على الفور إلى كارثة. من أجل تقليل وتسهيل معدل النمو الحراري هذا لإغلاق الترانزستور ، يتم وضع sneak RCD بين التصريف ومصدر المفتاح المحمي.

كيف يعمل RCD snubber؟

RCD snabber يعمل على النحو التالي. في اللحظة التي يتم فيها تأمين الترانزستور ، لا يمكن أن ينخفض ​​تيار اللف الأولي ، بسبب محاثة ، على الفور إلى الصفر. وبدلاً من حرق الترانزستور ، تندفع الشحنة ، تحت تأثير EMF العالي ، عبر الصمام الثنائي D إلى المكثف C لدائرة snubber ، لشحنه ، ويغلق الترانزستور في الوضع الناعم لتيار صغير خلال انتقاله.

عندما يبدأ الترانزستور في الفتح مرة أخرى (الانتقال فجأة إلى فترة التبديل التالية) ، سيتم تفريغ مكثف snubber ، ولكن ليس من خلال الترانزستور العاري ، ولكن من خلال المقاوم snubber R. وبما أن مقاومة المقاوم snubber أكبر عدة مرات من مقاومة تقاطع مصدر ، ثم سيتم تخصيص الجزء الرئيسي من الطاقة المخزنة في مكثف بالضبط على المقاوم ، وليس على الترانزستور. وبالتالي ، يمتص snubber RCD ويبدد طاقة محاثة زيادة الجهد العالي الهامشية.

حساب سلسلة Snubber

P - تشتيت القدرة على مقاوم snubber C - سعة مكثف snubber t - وقت قفل الترانزستور ، حيث يتم شحن مكثف snubber U - أقصى جهد يتم شحن مكثف snubber إليه I - التيار عبر الترانزستور حتى يتم إغلاقه f- كم مرة في الثانية snabber (تردد تبديل الترانزستور)

لحساب قيم عناصر snubber الواقية ، للبدء ، يتم ضبطها حسب الوقت الذي ينتقل فيه الترانزستور في هذه الدائرة من حالة التوصيل إلى حالة القفل. خلال هذا الوقت ، يجب أن يكون لمكثف snubber الوقت لشحن الصمام الثنائي. هنا ، يتم أخذ متوسط ​​تيار لف السلطة في الاعتبار ، والذي من الضروري حمايته. ويتيح لك جهد تزويد لف المحول اختيار مكثف بأقصى جهد مناسب.

بعد ذلك ، تحتاج إلى حساب الطاقة التي سيتم تبديدها بواسطة المقاوم snubber ، وبعد ذلك تحديد القيمة المحددة للمقاوم على أساس المعلمات الزمنية للدائرة RC التي تم الحصول عليها. علاوة على ذلك ، لا ينبغي أن تكون مقاومة المقاوم صغيرة جدًا ، بحيث عندما يبدأ المكثف في التفريغ خلالها ، لا يتجاوز الحد الأقصى لنبض تيار التفريغ مع تيار التشغيل القيمة الحرجة للترانزستور. لا ينبغي أن تكون هذه المقاومة كبيرة جدًا بحيث لا يزال لدى المكثف الوقت الكافي للتفريغ ، بينما يعمل الترانزستور على تحديد الجزء الإيجابي من فترة العمل.

لنلقِ نظرة على مثال.

يعمل محول شبكة دفع (سعة جهد تزويد يبلغ 310 فولت) يستهلك 2 كيلو واط بتردد 40 كيلو هرتز ، ويبلغ أقصى جهد بين الصرف ومصدر مفاتيحه 600 فولت. من الضروري حساب snubber RCD لهذه الترانزستورات. دع وقت إيقاف الترانزستور في الدائرة 120 نانوثانية.

متوسط ​​اللف الحالي 2000/310 = 6.45 A. دع الجهد الكهربائي على المفتاح لا يتجاوز 400 فولت. ثم C = 6.45 * 0.000000120 / 400 = 1.935 nF. نختار مكثف فيلم بسعة 2.2 nF بسرعة 630 فولت. الطاقة التي يمتصها ويتبددها كل متعقب لمدة 40،000 فترة ستكون P = 40،000 * 0.0000000022 * 400 * 400/2 = 7.04 W.

لنفترض أن الحد الأدنى لدورة عمل النبض على كل من الترانزستورات هو 30٪. هذا يعني أن الحد الأدنى للوقت المفتوح لكل ترانزستور سيكون 0.3 / 80،000 = 3.75 ،s ، مع الأخذ في الاعتبار الجزء الأمامي ، نأخذ 3.65 μs. نأخذ 5 ٪ من هذا الوقت ل 3 * RC ، والسماح للمكثف قد تفريغها بالكامل تقريبا خلال هذا الوقت. ثم 3 * RC = 0.05 * 0.00000365. من هنا (البديل C = 2.2 nF) نحصل على R = 27.65 أوم.

نقوم بتركيب مقاومتين بقوة 5 واط لكل منهما 56 أوم بالتوازي مع كل snubber من وحدتنا ، ونحصل على 28 أوم لكل snubber. التيار النبضي من تشغيل snubber عندما تصريف المكثف خلال المقاومة هو 400/28 = 14.28 A - وهذا هو التيار في النبضة التي تمر عبر الترانزستور في بداية كل فترة. وفقًا لوثائق الترانزستورات الأكثر شيوعًا في مجال الطاقة ، يتجاوز الحد الأقصى لتيار النبض المسموح به لها الحد الأقصى لمتوسط ​​التيار بمقدار 4 مرات على الأقل.

بالنسبة إلى الصمام الثنائي ، يتم وضع الصمام الثنائي النبضي في دارة snubber RCD بنفس الجهد الأقصى للترانزستور ، وهو قادر على تحمل أقصى تيار يتدفق عبر الدائرة الأولية لهذا المحول في النبض.

Comments

[#1 إغور]

شرح واضح جيد.