Bedeutung von RC-Dämpfungsschaltungen - Design und Verwendung

Bedeutung von RC-Dämpfungsschaltungen - Design und Verwendung

Aufgrund von Überhitzung, Überspannung, Überstrom oder übermäßiger Änderung der Spannungs- oder Stromschaltvorrichtungen und Schaltungskomponenten können Fehler auftreten. Vor Überstrom können sie geschützt werden, indem Sicherungen an geeigneten Stellen angebracht werden. Kühlkörper und Lüfter können verwendet werden, um die überschüssige Wärme von Schaltgeräten und anderen Komponenten abzuleiten. Dämpfungsschaltungen werden benötigt, um die Änderungsrate von Spannung oder Strom zu begrenzen ( in / dt oder dv / dt ) und Überspannung beim Ein- und Ausschalten. Diese werden zum Schutz und zur Verbesserung der Leistung über die Halbleiterbauelemente verteilt. Statisch dv / dt ist ein Maß für die Fähigkeit eines Thyristors, einen Sperrzustand unter dem Einfluss eines Spannungsübergangs beizubehalten. Diese werden auch für die Relais und Schalter verwendet, um Lichtbögen zu vermeiden.

Notwendigkeit der Verwendung der Snubber-Schaltung

Diese werden über die verschiedenen Schaltgeräte wie Transistoren, Thyristoren usw. verteilt. Wenn Sie vom EIN- in den AUS-Zustand wechseln, ändert sich die Impedanz des Geräts plötzlich auf den hohen Wert. Dadurch kann jedoch ein kleiner Strom durch den Schalter fließen. Dies induziert eine große Spannung am Gerät. Wenn dieser Strom schneller reduziert wird, ist die induzierte Spannung am Gerät höher und auch wenn der Schalter dieser Spannung nicht standhalten kann, wird der Schalter durchgebrannt. Daher wird ein Hilfspfad benötigt, um diese hohe induzierte Spannung zu verhindern




In ähnlicher Weise tritt beim Übergang vom AUS- in den EIN-Zustand aufgrund einer ungleichmäßigen Verteilung des Stroms durch den Bereich des Schalters eine Überhitzung auf und schließlich wird er verbrannt. Auch hier ist ein Dämpfer erforderlich, um den Strom beim Starten durch einen alternativen Pfad zu reduzieren.

Snubber im Schaltmodus bieten eine oder mehrere der folgenden Funktionen

  • Formen Sie die Lastleitung eines bipolaren Schalttransistors so, dass er sich in seinem sicheren Betriebsbereich befindet.
  • Reduzieren der Spannungen und Ströme beim Ein- und Ausschalten der Übergangsbedingungen.
  • Entfernt Energie von einem Schalttransistor und leitet die Energie in einem Widerstand ab, um die Sperrschichttemperatur zu verringern.
  • Begrenzung der Änderungsrate von Spannung und Strömen während der Transienten.
  • Reduzieren Sie das Klingeln, um die Spitzenspannung eines Schalttransistors zu begrenzen und deren Frequenz zu senken.

Design von RC-Snubber-Schaltungen:

Es gibt viele Arten von Dämpfern wie RC-, Dioden- und Festkörper-Dämpfer, aber die am häufigsten verwendete ist die RC-Dämpfungsschaltung. Dies gilt sowohl für die Anstiegsregelung als auch für die Dämpfung.



Diese Schaltung ist ein Kondensator und ein Vorwiderstand, die über einen Schalter verbunden sind. Zum Entwerfen der Snubber-Schaltungen. Die Energiemenge, die im Dämpfungswiderstand abgeführt werden soll, entspricht der Energiemenge, die in den Kondensatoren gespeichert ist. Ein RC-Snubber über dem Schalter kann verwendet werden, um die Spitzenspannung beim Ausschalten zu reduzieren und den Ring zu beleuchten. Eine RC-Dämpfungsschaltung kann polarisiert oder nicht polarisiert sein. Wenn Sie annehmen, dass die Quelle eine vernachlässigbare Impedanz hat, ist der Spitzenstrom im ungünstigsten Fall in der Dämpfungsschaltung


I = Vo / Rs und I = C.dv / dt

Vorwärts polarisierte RC-Dämpfungsschaltung

Vorwärts polarisierte RC-Dämpfungsschaltung



Für eine geeignete vorwärtspolarisierte RC-Dämpfungsschaltung ist ein Thyristor oder ein Transistor mit einer antiparallelen Diode verbunden. R begrenzt den Vorwärtslauf dv / dt und R1 begrenzt den Entladestrom des Kondensators, wenn der Transistor Q1 eingeschaltet wird. Diese werden als Überspannungsdämpfer verwendet, um die Spannung zu klemmen.

Reverse Polarized RC Snubber Circuit

Reverse Polarized RC Snubber Circuit

Die umgekehrt polarisierte Dämpfungsschaltung kann verwendet werden, um die Umkehrung zu begrenzen dv / dt . R1 begrenzt den Entladestrom des Kondensators.

Eine unpolarisierte Dämpfungsschaltung

Eine unpolarisierte Dämpfungsschaltung

Eine unpolarisierte Dämpfungsschaltung wird verwendet, wenn ein Paar von Schaltvorrichtungen antiparallel verwendet wird. Zur Bestimmung der Widerstands- und Kondensatorwerte kann eine einfache Entwurfstechnik verwendet werden. Hierfür ist ein optimales Design erforderlich. Daher wird ein komplexes Verfahren angewendet. Diese können zum Schutz und Thyristoren verwendet werden.

Kondensatorauswahl:

Dämpfungskondensatoren sind hohen Spitzen- und Effektivströmen ausgesetzt und hoch dv / dt . Ein Beispiel sind Stromspitzen beim Ein- und Ausschalten in einem typischen RCD-Dämpfungskondensator. Der Impuls hat hohe Spitzen- und RMS-Amplituden. Der Dämpfungskondensator muss zwei Anforderungen erfüllen. Erstens muss die im Dämpfungskondensator gespeicherte Energie größer sein als die Energie in der Induktivität des Stromkreises. Zweitens sollte die Zeitkonstante von Snubber-Schaltkreisen im Vergleich zur kürzesten erwarteten Zeit, normalerweise 10% der Einschaltzeit, klein sein. Indem der Widerstand in der Klingelfrequenz wirksam wird, wird dieser Kondensator verwendet, um die Verlustleistung bei Schaltfrequenz zu minimieren. Das beste Design ist die Auswahl der Impedanz des Kondensators, die der des Widerstands bei der Klingelfrequenz entspricht.

Auswahl der Widerstände:

Es ist wichtig, dass R im RC-Snubber eine niedrige Selbstinduktivität aufweist. Die Induktivität in R erhöht die Spitzenspannung und neigt dazu, den Zweck des Dämpfers zu vereiteln. Eine niedrige Induktivität ist auch für R im Snubber wünschenswert, ist jedoch nicht kritisch, da der Effekt einer kleinen Induktivitätsmenge darin besteht, die Rücksetzzeit von C geringfügig zu erhöhen und den Spitzenstrom im Schalter beim Einschalten zu verringern. Die normale Wahl von R ist normalerweise die Kohlenstoffzusammensetzung oder der Metallfilm. Die Verlustleistung des Widerstands muss unabhängig vom Widerstand R sein, da sie bei jedem Spannungsübergang im Kondensator die im Dämpfungskondensator gespeicherte Energie ableitet. Wenn wir den Widerstand als charakteristische Impedanz auswählen, ist das Klingeln gut gedämpft.

Beim Vergleich des Quick-Designs mit dem optimalen Design wird die Leistungsfähigkeit des erforderlichen Dämpfungswiderstands verringert. Normalerweise ist das „schnelle“ Design für das endgültige Design völlig ausreichend. Der „optimale“ Ansatz ist nur dann möglich, wenn die Energieeffizienz und Größenbeschränkungen die Notwendigkeit eines optimalen Designs erfordern.

Verwendung von RC-Snubber-Schaltungen:

Aufgrund der oben erwähnten Funktionalität benötigten Thyristoren, Triacs und Relais Dämpfungsschaltungen, um den Spannungsanstieg zu steuern.

Schaltplan zur Steuerung der Spannungsänderungsrate

Schaltplan zur Steuerung der Spannungsänderungsrate

Weiterhin kann der Dämpfungsfaktor gewählt werden. Ein höherer Dämpfungsfaktor führt zu einer kürzeren Schwingzeit im Schwingkreis. In dem obigen Schaltplan ist eine Dämpfungsschaltung angeordnet, um die Spitzenspannung beim Ausschalten zu verringern und den Ring zu beleuchten.