V dôsledku prehriatia, nadmerného napätia, nadmerného prúdu alebo nadmernej zmeny napätia alebo prúdu môžu spínacie zariadenia a komponenty obvodu zlyhať. Pred nadmerným prúdom ich možno chrániť umiestnením poistiek na vhodné miesta. Na odvádzanie prebytočného tepla zo spínacích zariadení a iných komponentov je možné použiť chladiče a ventilátory. Tlmivé obvody sú potrebné na obmedzenie rýchlosti zmeny napätia alebo prúdu ( v / dt alebo dv / dt ) a prepätie počas zapínania a vypínania. Tieto sú umiestnené na polovodičových zariadeniach z dôvodu ochrany a zlepšenia výkonu. Statický dv / dt je miera schopnosti tyristora udržať si blokujúci stav pod vplyvom prechodného napätia. Používajú sa tiež medzi relé a spínačmi, aby sa zabránilo vzniku oblúka.
Nevyhnutnosť použitia obvodu Snubber
Tieto sú umiestnené na rôznych spínacích zariadeniach, ako sú tranzistory, tyristory atď. Prepnutie zo stavu ZAPNUTÉ do VYPNUTÉ vedie k tomu, že impedancia zariadenia sa náhle zmení na vysokú hodnotu. To ale umožňuje, aby spínačom tiekol malý prúd. To indukuje na prístroji veľké napätie. Ak sa tento prúd znižuje rýchlejšou rýchlosťou, je to viac indukované napätie na prístroji a tiež, ak spínač nie je schopný odolať tomuto napätiu, dôjde k vyhoreniu spínača. Aby sa zabránilo tomuto vysokému indukovanému napätiu, je potrebná pomocná cesta
Podobne, keď je prechod zo stavu VYPNUTÝ do stavu ZAPNUTÉ, dôjde v dôsledku nerovnomerného rozloženia prúdu v oblasti spínača k prehriatiu a prípadne k spáleniu. Aj tu je potrebné tlmič znížiť prúd pri štarte alternatívnou cestou.
Tlmiče v prepínacom režime poskytujú jednu alebo viac z nasledujúcich funkcií
- Tvarujte záťažovú čiaru bipolárneho spínacieho tranzistora, aby ste ju udržali v bezpečnej pracovnej oblasti.
- Znižovanie napätia a prúdov počas prechodných podmienok zapnutia a vypnutia.
- Odstráni energiu zo spínacieho tranzistora a rozptýli energiu v rezistore, aby sa znížila teplota spoja.
- Obmedzenie rýchlosti zmeny napätia a prúdov počas prechodných javov.
- Znížením zvonenia obmedzte špičkové napätie na spínacom tranzistore a znížte ich frekvenciu.
Dizajn obvodov RC Snubber:
Existuje mnoho druhov tlmičov, ako sú RC, diódy a polovodičové tlmivky, ale najbežnejšie používaným je RC tlmiaci obvod. Toto platí pre reguláciu rýchlosti stúpania aj tlmenie.
Tento obvod je kondenzátor a sériový rezistor pripojený k prepínaču. Pre návrh obvodov Snubber. Množstvo energie sa rozptýli v tlmiacom odpore sa rovná množstvu energie uloženej v kondenzátoroch. RC Snubber umiestnený cez spínač môže byť použitý na zníženie špičkového napätia pri vypnutí a na rozsvietenie prstenca. RC tlmiaci obvod môže byť polarizovaný alebo nepolarizovaný. Ak predpokladáte, že zdroj má zanedbateľnú impedanciu, najhorší prípad je špičkový prúd v tlmiacom obvode
I = Vo / Rs a I = C.dv / dt
Dopredne polarizovaný RC tlmiaci obvod
Pre vhodný dopredne polarizovaný tlmiaci obvod RC je tyristor alebo tranzistor spojený s antiparalelnou diódou. R bude obmedzovať dopredu dv / dt a R1 obmedzuje vybíjací prúd kondenzátora, keď je zapnutý tranzistor Q1. Používajú sa ako prepäťové tlmivky na upnutie napätia.
Obvod reverznej polarizácie RC Snubber
Na obmedzenie spätného chodu je možné použiť reverzne polarizovaný tlmiaci obvod dv / dt . R1 obmedzí vybíjací prúd kondenzátora.
Nepolarizovaný tlmiaci obvod
Nepolarizovaný tlmiaci obvod sa používa, keď sa antiparalelne používa dvojica spínacích zariadení. Na stanovenie hodnôt odporu a kondenzátora sa môže použiť jednoduchá návrhová technika. Z tohto dôvodu je potrebný optimálny dizajn. Preto sa použije zložitý postup. Môžu byť použité na ochranu a tyristory.
Výber kondenzátorov:
Odrušovacie kondenzátory sú vystavené vysokým špičkovým a RMS prúdom a vysokým dv / dt . Príkladom sú špičkové zapínacie a vypínacie prúdy v typickom tlmiacom kondenzátore RCD. Pulz bude mať vysoké špičkové a RMS amplitúdy. Tlmičový kondenzátor musí spĺňať dve požiadavky. Po prvé, energia uložená v tlmiacom kondenzátore musí byť väčšia ako energia v indukčnosti obvodu. Po druhé, časová konštanta tlmiacich obvodov by mala byť malá v porovnaní s najkratšou očakávanou dobou, zvyčajne 10% času. Tým, že sa umožňuje, aby odpor bol efektívny pri vyzváňacej frekvencii, sa tento kondenzátor používa na minimalizáciu rozptylu pri spínacej frekvencii. Najlepšie je zvoliť impedanciu kondenzátora, ktorá je rovnaká ako odpor rezistora pri vyzváňacej frekvencii.
Výber rezistorov:
Je dôležité, aby R v RC tlmiči malo nízku vlastnú indukčnosť. Indukčnosť v R zvýši špičkové napätie a bude mať tendenciu rušiť účel tlmivky. Nízka indukčnosť bude tiež žiaduca pre R v tlmení, ale nie je to kritické, pretože účinkom malého množstva indukčnosti je mierne predĺženie doby resetovania C a zníži sa špičkový prúd v spínači pri zapnutí. Normálnou voľbou R je obvykle uhlíkové zloženie alebo kovový film. Rozptyl výkonu rezistora musí byť nezávislý od odporu R, pretože rozptyľuje energiu uloženú v tlmiacom kondenzátore pri každom prechode napätia v kondenzátore. Ak zvolíme rezistor ako charakteristickú impedanciu, zvonenie je dobre tlmené.
Pri porovnaní rýchleho návrhu s optimálnym sa zníži výkonová kapacita požadovaného tlmiaceho rezistora. „Rýchly“ dizajn je zvyčajne úplne vhodný pre konečný dizajn. Prístup k „optimálnemu“ prístupu je možný iba vtedy, ak je z dôvodu energetickej efektívnosti a obmedzenia veľkosti potrebné dosiahnuť optimálny dizajn.
Použitie obvodov RC Snubber:
Kvôli svojej funkcii, ako je uvedené vyššie, tyristory, triaky a relé potrebovali tlmiace obvody na riadenie nárastu napätia.
Schéma zapojenia pre riadenie rýchlosti zmeny napätia
Ďalej je možné zvoliť tlmiaci faktor. Vyšší tlmiaci faktor povedie k kratšiemu času švihu na kmitavom okruhu. Vo vyššie uvedenej schéme zapojenia je umiestnený tlmiaci obvod na zníženie špičkového napätia pri vypnutí a na zapálenie krúžku.
