Важность схем демпфера RC - конструкция и использование

Из-за перегрева, перенапряжения, перегрузки по току или чрезмерного изменения напряжения или тока коммутационные устройства и компоненты схемы могут выйти из строя. От сверхтока их можно защитить, разместив предохранители в подходящих местах. Радиаторы и вентиляторы могут использоваться для отвода избыточного тепла от коммутационных устройств и других компонентов. Цепи демпфера необходимы для ограничения скорости изменения напряжения или тока ( дюйм / дт или же dv / dt ) и перенапряжения при включении и выключении. Они размещаются поперек полупроводниковых устройств для защиты, а также для повышения производительности. Статический dv / dt является мерой способности тиристора сохранять состояние блокировки под влиянием переходного процесса напряжения. Они также используются в реле и переключателях для предотвращения дугового разряда.

Необходимость использования демпфирующей схемы

Они размещаются между различными переключающими устройствами, такими как транзисторы, тиристоры и т. Д. Переключение из состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ приводит к тому, что полное сопротивление устройства внезапно изменяется на высокое значение. Но это позволяет небольшому току проходить через переключатель. Это вызывает большое напряжение на устройстве. Если этот ток уменьшается с большей скоростью, индуцированное напряжение на устройстве увеличивается, а также, если переключатель не может выдерживать это напряжение, он перегорает. Таким образом, вспомогательный путь необходим для предотвращения этого высокого индуцированного напряжения.

Точно так же при переходе из состояния ВЫКЛ в состояние ВКЛ из-за неравномерного распределения тока по области переключателя произойдет перегрев, и в конечном итоге он сгорит. Здесь также необходим демпфер для уменьшения тока при пуске за счет альтернативного пути.

Демпферы в режиме переключения обеспечивают одну или несколько из следующих функций

• Сформируйте линию нагрузки биполярного переключающего транзистора так, чтобы он оставался в безопасной рабочей зоне.
• Снижение напряжений и токов во время переходных режимов включения и выключения.
• Удаляет энергию из переключающего транзистора и рассеивает энергию в резисторе для снижения температуры перехода.
• Ограничение скорости изменения напряжения и токов во время переходных процессов.
• Уменьшите звон, чтобы ограничить пиковое напряжение на переключающем транзисторе и понизить их частоту.

Конструкция RC демпферных цепей:

Существует много видов демпферов, таких как RC, диодные и твердотельные демпферы, но наиболее часто используемым является демпферная цепь RC. Это применимо как для управления скоростью нарастания, так и для демпфирования.

Эта схема представляет собой конденсатор и последовательный резистор, подключенные к переключателю. Для проектирования схем демпфера. Количество энергии, рассеиваемой на демпфирующем сопротивлении, равно количеству энергии, хранящейся в конденсаторах. RC-демпфер, расположенный поперек переключателя, можно использовать для уменьшения пикового напряжения при выключении и для освещения кольца. RC-демпферная цепь может быть поляризованной или неполяризованной. Если предположить, что у источника пренебрежимо малый импеданс, в наихудшем случае пиковый ток в демпфирующей цепи равен

I = Vo / RS и I = C.dv / dt

RC демпферная цепь с прямой поляризацией

Для соответствующей RC-демпферной цепи с прямой поляризацией тиристор или транзистор соединен с встречно-параллельным диодом. R ограничит нападающего dv / dt и R1 ограничивает ток разряда конденсатора, когда транзистор Q1 включен. Они используются в качестве демпферов перенапряжения для ограничения напряжения.

RC демпферная цепь с обратной поляризацией

Обратно поляризованный демпферный контур можно использовать для ограничения обратного dv / dt . R1 ограничивает ток разряда конденсатора.

Неполяризованный демпферный контур

Неполяризованная демпфирующая схема используется, когда пара переключающих устройств используется в антипараллельном соединении. Для определения номиналов резистора и конденсатора можно использовать простой метод проектирования. Для этого нужна оптимальная конструкция. Следовательно, будет использоваться сложная процедура. Их можно использовать для защиты и тиристоров.

Выбор конденсаторов:

Демпферные конденсаторы подвергаются воздействию высоких пиковых и среднеквадратичных токов, а также высоких dv / dt . Примером являются пики тока включения и выключения в типичном демпфирующем конденсаторе УЗО. Импульс будет иметь высокие пиковые и среднеквадратичные амплитуды. Снабберный конденсатор должен отвечать двум требованиям. Во-первых, энергия, запасенная в демпфирующем конденсаторе, должна быть больше, чем энергия индуктивности цепи. Во-вторых, постоянная времени демпферных цепей должна быть небольшой по сравнению с самой короткой ожидаемой по времени, обычно 10% от времени включения. Позволяя резистору быть эффективным на частоте вызывного сигнала, этот конденсатор используется для минимизации рассеяния на частоте переключения. Лучше всего выбирать импеданс конденсатора таким же, как у резистора на частоте вызывного сигнала.

Выбор резисторов:

Важно, чтобы резисторы R в демпфере RC имели низкую самоиндукцию. Индуктивность в резисторе R увеличивает пиковое напряжение, что не позволяет использовать демпфер. Низкая индуктивность также будет желательна для R в демпфере, но это не критично, поскольку эффект небольшой индуктивности должен немного увеличить время сброса C и уменьшит пиковый ток в переключателе при включении. Обычно R выбирается из углеродного состава или металлической пленки. Рассеивание мощности резистора не должно зависеть от сопротивления R, поскольку оно рассеивает энергию, запасенную в демпфирующем конденсаторе, при каждом переходе напряжения в конденсаторе. Если мы выберем резистор с характеристическим сопротивлением, звон будет хорошо затухать.

При сравнении конструкции Quick с оптимальной конструкцией требуемая мощность демпфирующего резистора будет снижена. Обычно «Быстрый» дизайн полностью подходит для окончательного проектирования. Переход к «оптимальному» подходу возможен только в том случае, если энергоэффективность и ограничения по размеру диктуют необходимость оптимальной конструкции.

Использование RC демпферных схем:

Из-за своей функциональности, упомянутой выше, тиристорам, симисторам и реле необходимы демпфирующие цепи для управления повышением напряжения.

Принципиальная схема управления скоростью изменения напряжения

Кроме того, можно выбрать коэффициент демпфирования. Более высокий коэффициент демпфирования приведет к более короткому времени качания в колебательном контуре. На приведенной выше принципиальной схеме размещена демпферная цепь для уменьшения пикового напряжения при выключении и для освещения кольца.