Devido ao superaquecimento, sobretensão, sobrecorrente ou alteração excessiva na tensão ou os dispositivos de comutação de corrente e componentes do circuito podem falhar. Eles podem ser protegidos contra sobrecarga de corrente colocando fusíveis em locais adequados. Dissipadores de calor e ventiladores podem ser usados para retirar o excesso de calor dos dispositivos de comutação e outros componentes. Os circuitos de amortecimento são necessários para limitar a taxa de mudança na tensão ou corrente ( in / dt ou dv / dt ) e sobretensão durante a ativação e desativação. Eles são colocados nos dispositivos semicondutores para proteção e também para melhorar o desempenho. Estático dv / dt é uma medida da capacidade de um tiristor de reter um estado de bloqueio sob a influência de um transiente de tensão. Eles também são usados nos relés e interruptores para evitar o arco voltaico.
Necessidade de usar o circuito snubber
Eles são colocados em vários dispositivos de chaveamento, como transistores, tiristores, etc. Mudar do estado LIGADO para DESLIGADO resulta na impedância do dispositivo mudar repentinamente para um valor alto. Mas isso permite que uma pequena corrente flua pelo interruptor. Isso induz uma grande tensão no dispositivo. Se essa corrente for reduzida em uma taxa mais rápida, mais é a tensão induzida no dispositivo e também se a chave não for capaz de suportar essa tensão, a chave queimará. Portanto, o caminho auxiliar é necessário para evitar esta alta tensão induzida
Da mesma forma, quando a transição é do estado DESLIGADO para LIGADO, devido à distribuição desigual da corrente através da área da chave, o superaquecimento ocorrerá e, eventualmente, ele será queimado. Aqui também o amortecimento é necessário para reduzir a corrente na partida, criando um caminho alternativo.
Os snubbers no modo de comutação fornecem uma ou mais das seguintes funções
- Molde a linha de carga de um transistor de chaveamento bipolar para mantê-lo em sua área de operação segura.
- Reduzindo as tensões e correntes durante condições transitórias de ativação e desativação.
- Remove a energia de um transistor de comutação e dissipa a energia em um resistor para reduzir a temperatura da junção.
- Limitar a taxa de mudança de tensão e correntes durante os transientes.
- Reduza o toque para limitar a tensão de pico em um transistor de comutação e diminuir sua frequência.
Projeto de Circuitos Snubber RC:
Existem muitos tipos de snubbers como RC, de diodo e snubbers de estado sólido, mas o mais comumente usado é o circuito de snubber RC. Isso é aplicável tanto para o controle da taxa de aumento quanto para o amortecimento.
Este circuito é um capacitor e um resistor em série conectado a uma chave. Para projetar os circuitos Snubber. A quantidade de energia a se dissipar na resistência de amortecimento é igual à quantidade de energia armazenada nos capacitores. Um snubber RC colocado através do interruptor pode ser usado para reduzir a tensão de pico no desligamento e acender o anel. Um circuito snubber RC pode ser polarizado ou não polarizado. Se você assumir que a fonte tem impedância desprezível, o pior caso de corrente de pico no circuito de amortecimento é
I = Vo / Rs e I = C.dv / dt
Circuito de amortecimento RC com polarização direta
Para um circuito de amortecimento RC polarizado direto, um tiristor ou um transistor é conectado com um diodo antiparalelo. R irá limitar o avanço dv / dt e R1 limita a corrente de descarga do capacitor quando o transistor Q1 é ligado. Eles são usados como amortecedores de sobretensão para bloquear a tensão.
Circuito Snubber RC Polarizado Inverso
O circuito de amortecimento polarizado reverso pode ser usado para limitar o reverso dv / dt . R1 limitará a corrente de descarga do capacitor.
Um circuito snubber não polarizado
Um circuito de amortecimento não polarizado é usado quando um par de dispositivos de comutação é usado em antiparalelo. Para determinar os valores do resistor e do capacitor, uma técnica de design simples pode ser usada. Para isso, é necessário um design ideal. Portanto, um procedimento complexo será usado. Eles podem ser usados para proteger e tiristores.
Seleção de capacitores:
Os capacitores de amortecimento estão sujeitos a altas correntes de pico e RMS e altas dv / dt . Um exemplo são os picos de corrente para ligar e desligar em um capacitor de amortecimento RCD típico. O pulso terá amplitudes de pico e RMS altas. O capacitor de amortecimento deve atender a dois requisitos. Primeiro, a energia armazenada no capacitor de amortecimento deve ser maior do que a energia na indutância do circuito. Em segundo lugar, a constante de tempo dos circuitos de amortecimento deve ser pequena em comparação com a mais curta no tempo esperado, geralmente 10% do tempo. Ao permitir que o resistor seja eficaz na frequência de toque, esse capacitor é usado para minimizar a dissipação na frequência de chaveamento. O melhor projeto é selecionar a impedância do capacitor é a mesma do resistor na frequência de toque.
Seleção de resistores:
É importante que R no snubber RC tenha baixa auto-indutância. A indutância em R aumentará a tensão de pico e tenderá a anular o propósito do amortecedor. A baixa indutância também será desejável para R no amortecedor, mas não é crítica, pois o efeito de uma pequena quantidade de indutância é aumentar ligeiramente o tempo de reinicialização de C e reduzirá a corrente de pico na chave ao ligar. A escolha normal de R é geralmente a composição de carbono ou filme de metal. A dissipação de potência do resistor deve ser independente da resistência R porque ela dissipa a energia armazenada no capacitor de amortecimento em cada transição de tensão no capacitor. Se selecionarmos o resistor como sendo a impedância característica, o toque é bem amortecido.
Ao comparar o design rápido com o design ideal, a capacidade de energia do resistor de amortecimento necessária será reduzida. Normalmente, o design “Rápido” é totalmente adequado para o design final. Ir para a abordagem “ideal” é apenas se a eficiência energética e as restrições de tamanho ditarem a necessidade de um design ideal.
Uso de Circuitos Snubber RC:
Por causa de sua funcionalidade conforme mencionado acima, tiristores, triacs e relés precisavam de circuitos de amortecimento para controlar o aumento da tensão.
Diagrama de circuito para controlar a taxa de mudança na tensão
Além disso, o fator de amortecimento pode ser escolhido. Um fator de amortecimento mais alto levará a um tempo de oscilação mais curto no circuito oscilante. No diagrama de circuito acima, um circuito de amortecimento é colocado para reduzir a tensão de pico no desligamento e para acender o anel.
