Caracteristicile și aplicațiile condensatoarelor Snubber

Ce este un condensator amortizor?

A condensator amortizor , cunoscut și sub numele de condensator tampon , este un tip special de condensator folosit pentru a suprima vârfurile de tensiune dintr - un circuit , pentru a reduce interferența electromagnetică și pentru a proteja dispozitivele de comutare . Este de obicei conectat în serie cu un rezistor și apoi în paralel la dispozitivul de comutare (cum ar fi un IGBT, MOSFET sau tiristor) care are nevoie de protecție sau printr-un nod care se confruntă cu o supratensiune.
Funcția sa de bază nu este de a furniza energie, ci de a „absorbi” sau „tampon” energia excesivă dăunătoare, momentană.

Caracteristici cheie

Caracteristicile unui condensator amortizor determină performanța acestuia și scenariile aplicabile. Principalele sale caracteristici sunt următoarele:

1. Rezistă la înaltă tensiune și capacitate mare de rezistență la puls

Trebuie să poată rezista la vârfuri instantanee de înaltă tensiune, care sunt mult mai mari decât tensiunea normală de funcționare a circuitului.
Designul și materialele sale îi permit să reziste la impulsuri de curent repetate, de mare intensitate, fără deteriorare.

2. Inductanță serie echivalentă scăzută

Acesta este unul dintre parametrii critici ai unui condensator amortizor. Picurile de tensiune se schimbă extrem de rapid, iar dacă inductanța parazitară a condensatorului este prea mare, aceasta va împiedica schimbarea rapidă a curentului, nereușind astfel să absoarbă vârful în timp.

Pentru a reduce ESL, condensatoarele amortizoare folosesc de obicei structuri speciale, cum ar fi:

Structurile laminate cu peliculă subțire, cum ar fi condensatoarele cu peliculă de polipropilenă, sunt condensatoarele de amortizare utilizate în mod obișnuit.

Pachet plat: Reduce zona buclei de curent, reducând astfel inductanța.

Design cu mai multe pini: Oferă conexiuni interne paralele, reducând în continuare ESL și rezistența în serie echivalentă.

3. Rezistență serie echivalentă scăzută

ESR scăzut înseamnă că condensatorul generează mai puțină căldură atunci când absoarbe energie, rezultând o eficiență ridicată și o durată de viață lungă.
În aplicațiile de comutare de înaltă frecvență, creșterea temperaturii cauzată de ESR este una dintre principalele cauze ale defecțiunii condensatorului.

4. Stabilitate ridicată și durată lungă de viață

Condensatoarele amortizoare funcționează în medii electrice dure și necesită stabilitate la temperatură, caracteristici de frecvență și o durată lungă de viață. Condensatoarele cu film de polipropilenă excelează în aceste aspecte.

5. Capacitate de răspuns rapid

Poate răspunde rapid la schimbările de tensiune la nivel de nanosecundă și poate încărca și descărca în timp util.

Funcția de bază și principiul de lucru

Mai simplu spus, un condensator amortizor utilizează caracteristica fundamentală că tensiunea pe un condensator nu se poate schimba brusc.
Când apare un vârf de tensiune: condensatorul oferă o cale de impedanță scăzută, absorbind (încărcând) instantaneu excesul de sarcină generat de vârf, „aplatind” astfel vârful de tensiune.

După trecerea vârfului de tensiune: condensatorul eliberează (descărcă) încet energia stocată prin rezistorul conectat în serie cu acesta, disipând energia absorbită sub formă de căldură în rezistor.

Funcția rezistențelor în serie:

Limitați curentul de descărcare al condensatorului pentru a preveni formarea unui curent de pornire excesiv pe dispozitivul de comutare atunci când acesta este pornit.
Amortizarea poate fi realizată printr-un circuit rezonant LC format din condensatori și inductanță parazită a circuitului pentru a preveni oscilația.
Domenii principale de aplicare
Condensatoarele amortizoare sunt utilizate pe scară largă în toate circuitele electronice de putere cu acțiune de comutare rapidă și sarcini inductive.

1. Alimentare comutată
Folosit pentru a absorbi vârfurile de tensiune pe tranzistoarele de comutare a puterii, pentru a proteja MOSFET-urile sau IGBT-urile, pentru a reduce zgomotul de comutare și pentru a îmbunătăți compatibilitatea electromagnetică.

2. Acționări cu motor și convertizoare de frecvență
Într-o punte cu invertor, depășirea tensiunii este conectată în paralel cu dispozitivele de putere, cum ar fi IGBT-urile, pentru a suprima depășirea tensiunii în timpul comutării, care este cauzată în principal de sarcini inductive, cum ar fi motoarele și inductanța parazită în linii. Acest lucru este crucial pentru protejarea modulelor de alimentare scumpe.

3. Circuitul de corecție a factorului de putere
În circuitele de amplificare PFC, circuitele tampon ajută la netezirea tensiunii la nodurile de comutare, îmbunătățind eficiența și fiabilitatea.

4. Invertor/Convertor
În echipamente precum invertoarele solare și UPS, este utilizat pentru a proteja dispozitivele principale de comutare a puterii și pentru a asigura funcționarea stabilă a sistemului.

5. Încălzire prin inducție
Aceste aplicații implică frecvență mare de comutare, putere mare și tensiune extrem de ridicată de tensiune și curent, făcând condensatorii amortizoare o componentă de protecție esențială.

6. Circuit de comandă cu laser semiconductor
Folosit pentru a suprima vârfurile și sunetul impulsului curentului de antrenare, asigurând stabilitatea și durata de viață a ieșirii laser.

7. Electronice auto
În controlerele de motoare pentru vehicule electrice/vehicule hibride și convertoare DC-DC, mediul de lucru este dur, iar cerințele de fiabilitate sunt extrem de ridicate, astfel încât condensatoarele de amortizare de înaltă performanță sunt utilizate pe scară largă.

8. Aragaz cu inducție
Absorbția tensiunii de vârf inversă pe tranzistorul de putere este o aplicație tipică, cu costuri reduse și de înaltă fiabilitate.