Sari la conținut


Dimensionarea snubber-lor RC din redresoare si dispozitivele in comutatie care functioneaza la tensiuni mai mari de 100V



Publicat de politehnica , 07 august 2012 · 2.351 Vizualizari
* * * * - 2 voturi
Dimensionarea snubber-lor RC din redresoare si dispozitivele in comutatie care functioneaza la tensiuni mai mari de 100V
Am fost intrebat de multe ori cum se calculeaza snubberele RC de la surse in comutatie cu etajul final in contratimp, de pe diodele puntilor redresoare s.a.m.d. si m-am gandit sa va arat succint principalele etape necesare pentru dimensionarea acestor snubbere. Nu este greu, trebuie sa dati dovata de ceva perseverenta.

Snubber-ele RC mai sunt denumite in literatura de specialitate circuitele individuale de protecţie ale elementelor active de circuit.

Dar de ce sunt necesare asemenea snubbere ?

Supratensiunile care pot să apară la nivelul redresorului sau comutatorului activ pot fi supratensiuni interne sau externe. Supratensiunile interne sunt produse în procesul de comutaţie din starea de conducţie în starea blocată. Supratensiunile externe sunt provocate de sursa de alimentare a convertorului (redresor sau invertor). Aceste supratensiuni pot depasi valoarea maxima admisa de catalog a dispozitivului in comutatie, ceea ce conduce la inrautatirea comutatiei si chiar defectarea dispozitivului dupa un anumit timp.

Snubber-ul RC este format dintr-un condensator in serie cu o rezistenta (vedeti imaginea din dreapta).

Rezistenta se calculeaza cu relatiile urmatoare:
Imagine atașată
unde icm este curentul maxim admis pt. încărcarea condesatorului:
  • pentru redresoare/invertoare de curenti pana in 1A, icm se alege 1A;
  • pentru redresoare/invertoare de curenti pana in 10A, icm se alege 8...10A;
  • pentru redresoare/invertoare de 10...40A, icm se alege 20...25A;
  • pentru redresoare/invertoare de 40...80, icm se alege 60A.
Condensatorul se calculeaza cu relatia urmatoare:
Imagine atașată
unde f reprezinta f=2*fmax, cu fmax =cea mai mare frecventa reprodusa de circuit.

Unele documentatii calculeaza C pe baza unor diagrame care tin cont si de icm Tineti cont de icm atunci cand alegeti practic condensatorul, astfel incat terminalele acestuia sa poata sustina pe perioade scurte de timp curentul maxim icm

Puterea disipată de rezistenţa R a circuitului de protecţie va fi:
Imagine atașată

Sper ca va placut calculul de mai sus.



Din ce imi aduc aminte, cred ca expresia calculului capacitatii era putin altfel. Dar. in fine, poate ma insel!

Numai bine
Condensatorul C nu depinde numai de frecventa maxima, exista tin minte un tabel de alegere ale acestor condensatoare in functie de mai multi parametri. Din pacate, varsta isi spune cuvantul. Daca imi aduc aminte sursa unde citisem in studentie problema asta, o sa va revin aici.
In fine, apreciez subiectul. Pacat ca exista numai unul asemenea.
se poate si cateva exemple de calcul practic ca punct de reper?
Daca Us este 30V, valoarea rezistentei e negativa. Cam greu de digerat.
Poză
politehnica
aug 24 2012 09:40
smilex, ai dreptate, am modificat denumirea subiectului.
Formulele prezentate de mine mai sus sunt valide pentru dispozitive in comutatie de putere care lucreaza la tensiuni mai mari de 100V.
Scuze pentru ca am uitat sa precizez asta.

donpetru, o sa studiez problema mai detaliat.
Nu caut nod in papura, dar apar si alte intrebari.
De ce din paranteza ultimei formule nu se extrage patratul radicalului din doi (adica 2) care s-ar simplifica cu acel 1/2 din fata?
Ce se intelege prin cea mai mare frecventa reprodusa de circuit? Oscilatiile parazite la momentele off depind de inductantele si capacitatile parazite. Pot lua valori de ordinul MHz.
Exista metode de optimizare a snubberelor, dupa diagrame: http://www.newark.co...nell/design.pdf Netul e plin de astfel de calcule, mai dificila mi se pare determinarea inductantei parazite. Optimizarile se pot face cu brio cu un osciloscop bun, urmarind amortizarea intr-un timp cat mai scurt si cu amplitudine cat mai mica a oscilatiilor.
Nu vad corespondent in realitate prin egalarea reactantei condensatorului cu a rezistorului. La un rezistor de 100 ohmi ar fi necesar pentru 30kHz un condensator de 53nF (dupa formula postata). Asa ceva nu se regaseste in practica, puterea disipata ar fi enorma. Ca exemplu, in multe surse PC snubberul de pe primarul trafo putere, adica pentru tranzistoare, are uzual 47-100 ohmi + 1-2,2nF.
    • 25L91N11 ii(le) place mesajul asta
Poză
electricianu2010
dec 16 2012 08:59
poli, ai refacut calculul de mai sus, mai este valabil sau ne luam dupa diagrame, vorba lu smilex?
Calculul nu este valabil.
Am sa iau ca exemplu puterea disipata pe rezistor. Energia inmagazinata in condensatorul snubberului se disipa aproape in totalitate pe rezistor deci la fiecare modificare a tensiunii cu o valoare U, energia inmagazinata (sau descarcata) este CU²/2 exprimata in jouli. In cazul unei semipunti (halfbridge) cu un snubber, numarul de variatii este de patru (cate o crestere si o scadere pt. fiecare tranzistor) si de jumatate din alimentare. Deci pentru un ciclu complet se poate scrie ca 4CU²/2 deci 2CU². Puterea disipata este produsul energiei cu numarul de cicluri intr-o secunda deci P=2fCU² unde f=frecventa (Hz), C=capacitatea (F) iar U=jumatate din alimentare. Similar, se poate extrapola pentru alte configuratii. Formula prezentata de politehnica este un nonsens pentru mine.
Obisnuiesc pentru fiecare tranzistor un C de 4-6 ori capacitatea de la iesire a tranzistorului la tensiunea la care se poate considera blocat (sa zicem 140V pentru semipunte de la retea) -din PDF-, deci de 8-10 ori pentru un singur snubber la semipunte (echivalentul celor doua). Rezistorul astfel dimensionat incat sa determine, la incarcarea condensatorului, o jumatate din maximul de curent preconizat al consumatorului. Aceiasi dimensionare de 4-6 ori si la diode (pentru fiecare in parte), dar capacitatea din PDF la 0,1V si tot asa si rezistorul. Empiric, dar un punct de plecare. Se poate ajusta cu osciloscopul urmarind amortizarea oscilatiilor parazite cu o amplitudine cat mai mica si in cat mai scurt timp.
Poză
ola_nicolas
mar 01 2014 06:44
Daca nu se supara pentru critica, atunci il rog pe @politehnica sa defineasca marimile care intervin in calcul. Admit ca marimile R si C, sunt suficient definite in figurile reprezentate. In calcul, apar insa si marimile R', Us si iCM dintre care doar curentul iCM este definit explicit. Ce reprezinta tensiunea Us, dar mai ales rezistenta R'.
Poză
ola_nicolas
mar 06 2014 11:46
Vad ca @politehnica nu se grabeste sa imi raspunda.
@smilex: Raspunsul la observatia ta privind valoarea negativa a rezistentei R', se afla in modul de definire analitica a acestei rezistente - unul foarte ciudat de altfel. Daca @politehnica raspunde la intrebarea mea de mai sus, atunci, poate reusim sa gasim solutii. In ceea ce priveste calculul tau de mai sus cu energia stocata de condensator, treburile sunt putin mai complicate. Acel condensator se descarca doar pana la nivelul sursei de alimentare, deci relatia corecta a energiei schimbate cu restul circuitului este C(∆U)²/2, unde ∆U este saltul de supratensiune datorat comutarii din starea activa in starea blocata.
emil.matei.ro Cel mai cuprinzator director romanesc