כיצד ליישם מעגלים ללא סנידור ללא סנידור עבור המורכבות מופחתת ועלויות

מעגלים ללא ספק Thyristor מייצגים התפתחות משמעותית באלקטרוניקה של כוח, המאפשר למהנדסים להפחית מורכבות מערכת ועלויות של חומר-על ללא להקריב אמינות. על ידי חיסול רשתות מסורתיות מתנגדות (RC) צינורות חרוטבר, עיצובים אלה ממנף טכנולוגיות מורכבות למחצה מתקדמות ואופטימיזציה מעגלים כדי לנהל מתחים טעונים טעונים.

הבנת מעגלים סנקובבר ואת החסרונות שלהם

רשת RC מקבילה המוצבת על פני המכשיר כדי להגביל את שיעור העלייה של מתח (dv/dt) ודכאה ספיגות מתח במהלך מעבר.המתנגד מונע הפרשות מופרזות הנוכחי מן הציפוי כאשר המקטור פונה, בעוד ה- capacitor סופג אנרגיה מ inductance parasitic. בעוד רשתות נחירות יעילות, סיביר מציג כמה חסרונות:

(FLT:0) ספירת רכיב המרכיב המחוספסת והאזור: אנדרל 1 (IBMI) כל אחד מהמקדש דורש לפחות התנגדות אחת וכובען, לעתים קרובות גבוה וטיפוסי אנרגיה גבוהה, תוספת גודל ומשקל.
(ב) עלות גבוהה יותר: 1FLT:1 , Snubber capacitors המסוגלים לטפל בפסגות חוזרות ונשנות הם יקרים, במיוחד עבור עיצובים בעלי עוצמה גבוהה.
(ב) ⁇ :0) ⁇ כוח: ⁇ 1:1 , ⁇ ב ⁇ צורב, צריכת חשמל, צמצום היעילות הכוללת ומייצר חום שיש לנהל.
(ב) [15] ,9) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עבור יישומים רבים, במיוחד אלה עם מתח מתון טראנסים עומס מבוקר, החסרונות האלה ניתן להימנע באמצעות עיצוב זהיר שהופכ רשתות נורוב מיותר.

Key Technologies Enabling Snubberless Operation

המעבר למעגלי חג המולד ללא פשרות מונע על ידי שיפורים במרקם למחצה והבנה עמוקה יותר של החלפת דינמיות.שלוש טכנולוגיות קריטיות הופכות עיצובים חסרי מנוחה אפשריים:

שחזור מהיר של Thyristors

חתכים סטנדרטיים יש זמני התאוששות הפוכה איטי יחסית, המוביל להגעה גבוהה לאחור זרם ההחלמה והתגברות לחץ dv / dt. Fast Recovery thyristors (FRTs) הם אופטימיזציה עם חיי נושא קצרים יותר, ומאפשרים להם להתאושש מהר יותר.זה מקטין את משך הזמן ואת גודלם של מתפתלי טרנסנדנטיים, לעתים קרובות מבטל את הצורך בפרמטרים חיצוניים כדי לחפש אחר FRT ⁇ (FRT) לאחור: 10.

סימטרית שליטי (ASCR ו- RCT)

ספורטאי אסימטרי, כגון מאמתים סיליקון מבוקר (ASCRs) ומוליכים לאחור את המקדשים (RCTs), משלבים דילול דומה בתוך אותה החבילה.ה דיוודה פנימית זו מספקת נתיב בעל השפעה נמוכה למניעה לאחור הנוכחי, מאוד להפחית את הספייק המתח כאשר המחוקק מכבה.

טכניקות מתקדמות ל- Gate Drive

מעגלי כונן שער ממלא תפקיד מרכזי בשליטה על תורו של המחוקק על די / חתלתול והחזקתו הנוכחית.

(ב) ,0) , pft-start Gate הדופקsFIRLT:1 אשר בהדרגה להגדיל את שער הנוכחי, ומאפשר לתיאטרון להפוך אחיד יותר על פני שטח הצומת שלה.
(ב) [ה]השער העליון של שער הפסגות הנוכחיFLT:1 [למשל, 10× המינימום הנדרש] כדי להבטיח תפנית מהירה ומלאה, צמצום הירידה בלחץ המדינה וכתוצאה מכך לחץ dv/dt.
(ב) ,0) רכבות (Pulse TrainFLT:1) עבור יישומים גבוהים, שמירה על התנהגות עד שהזרם המרכזי משתלט.

על ידי שליטה מדויקת על גלפורת השער, המעצב יכול למזער את הלחצים שאחרת ידרוש הצצה טובה לאופטימיזציה של כונן השער הוא FLT:0STMicroelectronics AN2706 NoteFLT:1 על נוטרדונות ללא נחירות.

עקרונות עיצוב עבור מעגלים ללא סנובר

יישום מוצלח של מעגל חג המולד חסר מנוחה דורש דבקות במספר עקרונות עיצוב שונים מגישות קונבנציונליות.שלוש העקרונות המקוריים - השער המוקצב, ההתקנים של שינוי מהיר, ופריסת מעגלים נאותה - להפוך את הקרן, אבל כל אחד דורש חקירה עמוקה יותר.

שער זרז

יש לכוון בזהירות את ההדק והעומס הספציפי.הכונן השער צריך לספק:

(ב) [15] ,ב"ד: "ב"ד: 1"ב) לפחות 2-3 פעמים שער המינימום גורם לזרם (IFLT:2GTIRFLT 3) כדי להבטיח תפנית מהירה, אפילו בטמפרטורות נמוכות.
זמן רב: זמן עלייה מהיר (< 1 μs) כדי למזער את העיכוב ולהפחית את הזמן שהמכשיר מבלה באזור ליניארי.
(FLT:0)Gate Resistanceor: 1FLT:1 סדרה קטנה מתנגד (בדרך כלל 10-100 ⁇ ) מגביל את שער הפסגה הנוכחי ולחות oscillations בין שער וקטודה.
(FLT:0)Gate-to-cathode capacitor:FLT 1 כמה עיצובים מציבים 10-100 NF capacitor בין שער וקטודה כדי לסנן רעש ולמנוע טריגר כוזב, אבל זה חייב להיות מאוזן נגד הצורך בטריעת מהיר.

השילוב של התנגדות השער ו- capacitor יוצר רשת RC שמעצבת את הדופק השער, שליטה ביעילות על ה- Turn-on dv/dt. במעגלים רבים ללא נחירות, רשת השער הזו היא "הסנובבר" היחיד - והיא פועלת על השער, לא המסופים העיקריים, ובכך נמנעים מהפסדים של מנחת חשמל מסורתית.

מכשירים מהירים

בחירת חג המולד עם תכונות מעבר מהיר הוא חיוני מעבר להחלמה לאחור, מהנדסים חייבים לשקול:

(ב) [ה]] [ה]]] [הזמן] של סובב (הראשונה ל-[[1924]]], הוא מוסיף: "הזמן של ה-[[1875]]" (ה[[1890]], ו[[1924]],]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]
(FLT:0) יכולת יכולת: FLT:1 ספקולציות ב V / מיקרו; ערך של ⁇ 500 V / מיקרוs הוא רצוי עבור פעילות ללא נחירות. רבים מהר שלך מציעים 1000 V / מיקרו או יותר.
שיעור עלייה של מצב המדינה (די / דאל): יכולת גבוהה של דיה / קשקשים ( ⁇ 200 A / מיקרו) מבטיח שהמכשיר יכול להתמודד עם הנוכחי ללא כתמים חמים מקומיים.

לדוגמה, סדרת בקרת שלב ה- Thyristorisches שלב הבקרה של Thyristor, כוללת מכשירים שדרגו במפורש עבור פעילות ללא פשרות.חומרי היישום שלהם מספקים הדרכה מפורטת על טמפרטורת ה- dv/dt המקסימלית לעומת טמפרטורת הצומת.

המונחים: mitout

הפריסה המעגלית היא ככל הנראה הגורם הקריטי ביותר בעיצוב חסר מנוחה.החינוך הפרסיטי בלולאה הכוח יכול לייצר ספייק מתח גדול (V=L × di/dt) כאשר המחוקק כבוי.

(FLT:0) אזור לולאה: FLT:1teau לשמור על הנתיב הנוכחי הראשי (אוטובוס DC, thyristor, לטעון) חזק ככל האפשר. השתמש במגוון רחב, עקבות קצרים על PCB או ברים אוטובוס בשקיקה.
(ב) ,0) ,Use aקרקע מטוס: 1FLT:1 עבור מעבר נמוך בצד, מטוס קרקע מקטין את החדירה ומספק התייחסות יציבה.
(ב) ⁇ :0) השער והלאות של כוח: אנדרט 1 (השער) לא צריך לחלוק את הנתיב הנוכחי כדי למנוע זריקת רעש לתוך מעגל השער.
(FLT:0)Add a Small decoupling capacitor:cioFLT 1 A 0.1-1 μF סרט קיבולטור קרוב ל-theristor יכול לספוג זרמי מעבר גבוה מבלי ליצור רשת מלאה של נחירות.זה נקרא לעתים קרובות "קל על ידי עקף" והוא מקובל בעיצובים ללא נחירות כל עוד האנרגיה שלו קטנה יחסית לעומס.
(ב) ויקרא י"א: "ה' א': "ה' א'"א: "ה', אל תשובו כל הארץ בנקודה אחת כדי למנוע לולאות קרקע שיכולות לגרום למניעה כוזבת.

הנחיות מפורטות של פריסת PCB עבור מעגלים בעלי כוח גבוה זמינים מ-FLT:0Texas Instruments Note SLUA53503FLT:1, אשר לדון ⁇ ללא פשרות על ידי תיקון גורם כוח.

אסטרטגיות יישום

תרגום העקרונות לעיל למעגל עבודה דורש אסטרטגיות שיטתיות. להלן שלוש גישות מוכחות, כל אחת עם קריטריונים בחירה של רכיב מעשי וצעדי עיצוב.

אסטרטגיה 1: שער ה-RC-Limited Gate Trigger

שיטה זו משתמשת ברשת RC קטנה בכונן השער כדי לעצב את הדופק מעורר, ובכך לשלוט על היפוך של המחוקק הראשי.המטרה היא להאט את התפנית מספיק כדי למנוע מתח מופרז ללא מהירות הקרבה.

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בחר התנגדות שער Revolver:0 [GFLT]:1 בין 10 ⁇ ו 47 ⁇ . ערכים גבוהים יותר להפחית את שער הנוכחי, אבל גם להאט את התפנית על יותר מדי.
בחר שער קיבולטור CIRFLT:0GFIRLT:1 מ 10 nF עד 100 nF. The RC קבוע זמן קבוע ( ⁇ = R × C) צריך להיות בערך 0.1-1 מיקרומטר. לדוגמה, 22 ⁇ × 47 nF= 1.0 מיקרו.
סימפוט או ספסל מעידים על גלפור השער.המצון צריך לטעון לסף מעורר השער (בדרך כלל 0.7-1.5 V) בתוך 1-2 μs.
(ה) עיין כי לא ניתן להסיק את דירוג ה-Dv/dt) בתנאי טעינה הגרועים ביותר.

אסטרטגיה זו עובדת היטב עבור עומסים מנוגדים ואינטגרטיביים עם דרישות די / חתומות בינוניות.זה מוסיף רק שני מרכיבים זולים למעגל השער ולא עוד ניתוק כוח.

אסטרטגיה 2: עבודה מהירה התאוששות חג המולד

כאשר עומסים הם חמורים - כגון החל ממנוע או החלפת קיבול - בחירת מקטור עם זמן התאוששות לאחור (tcioFLT:0rrFLT:1) של 2-5 מיקרומטר וגורם התאוששות רך (s-factor) קרוב 1 הוא חיוני.

(ב) משפחות מכשירים:0)

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ 0) ליטלפוואט Kxxx0G סדרה: ⁇ FLT:1 מהיר וחתכים עם מטען התאוששות נמוך, מתאים לשליטה AC ללא נחירות.
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בעת שימוש ב-FRTs, תמיד לבדוק את הערות היישום של היצרן עבור di / dv / dv / dv / dv / dv / dv / dt מקסימלית תחת טמפרטורת ההפעלה המיועדת. חלק מהמכשירים דורשים דיקט / dt מינימלי כדי להבטיח את התפנית אחידה; כונן שער המספק לפחות 10 A / מיקרו הוא רצוי.

אסטרטגיה 3: אופטימיזציה של סיילקט מעגלי עבור מינימלי Parasitics

אפילו המכשיר הטוב ביותר לא יכול לפעול ללא הפסקה אם הפריסה מציגה אינדוקטיבציה מוגזמת.אסטרטגיה זו מתמקדת בעיצוב פיזי:

עבור חבילות דרך-חור, יש להמשיך להוביל קצר ככל האפשר ( ⁇ 5 מ"מ מ- PCB למכשיר) עבור פני השטח, להשתמש D2PAK או עד-263 חבילות עם כריות נחושת גדולות.
הניחו את המקטור קרוב ככל האפשר ל- DC אוטובוס capacitors.הלאה שנוצרה על ידי capacitor, Thyristor, ועומס צריך להיות אזור תחת 100 מ"מ2.
השתמש בחיבור קלווין לשער: הפעלת עקבות נפרדים מהנהג השער אל מוביל השער של חג המולד, עם נתיב החזרה ישירות מתחתיו.אל תשתף את הקרקע הנוכחית או הכוח.
אם יש צורך בכובע עקף קטן, השתמש בסוג סרט נמוך (למשל, סדרת MKP) נמכר ישירות על פני הזעם והקטורד של ה- Thyristor. שמור אותו בתוך 10 מ"מ של המכשיר.
שקול באמצעות מבנה מסובך או מקבילה של אוטובוס DC כדי לבטל שדות מגנטיים ולהקטין את אינדוקציה לולאה.

מחקר מעולה של אופטימיזציה בפריסה מוצג ב-FLT:0Mouser's design guide on snubberless thyristor הפריסה של Thyristor.

דוגמאות

מעגלים ללא ספק Thyristor כבר פרוסים במספר יישומים מסחריים שבהם הפחתת עלויות וקומפקטיות הם סדרי עדיפויות.

בקרת מהירות מנוע

בקרת שלב של מנועים חד-פעמיים (למשל, באוהדים ובמשאבות) משתמשת באופן מסורתי בטריאק עם נחירות כדי לטפל בעומס אינדוקטיבי.על ידי החלפת הטריק עם שני משחתים מהירים בתצורה של חזרה-לגיבוי ושימוש בגרימת שער מתקדמים, היצרנים ביטלו את הנימוק.

סולידריות המדינה Relays (SSRs)

רבים מודרניים SSRs להשתמש ב-Surubberless thyristor Optocoplers, אשר משלב מעגל גילוי אפס חוצה ופלט מטקס מהיר, כונן השער הפנימי מבטיח כי המחוקק הראשי פונה רק ליד מעבר אפס של גלפור, צמצום dv / dv / dv / dv / dv / dv /dt.

כוח בלתי-מתפרק (UPS)

במערכות UPS, לעקוף את האריסטוקרטים (מתגים סטטיים) המחברים את העומס למגמות במהלך כישלון מופנם חייב לעבור במהירות ללא יצירת ספיגים שעלולים לפגוע באלקטרוניקה הזרם. .Subberless סטטיים באמצעות מתגים סימטריים (RCTs) נפוצים כעת ביחידות קו-interactive ו- Double-conversion UPS.ההפחתה בספירת הרכיב מאפשרת עיצובים קומפקטיים יותר, ל-1 מתחרות.

יתרונות ומגבלות

מעגלים ללא ספק Thyristor מציעים יתרונות ברורים אבל גם להטיל מגבלות שיש לשקול נגד דרישות היישום.

יתרונות

(FLT:0) ספירת רכיב ועלויות: FIRLT:1 (העלול) ביטול המתנגדים הנשרים והקבלנים (בדרך כלל 010 $-0.50 לכל מכשיר) מוריד את עלויות BOM וסימולפטציה.
(ב) עיצוב מעגלים מוגבר: 0Simplified Circle design:FLT:1, רכיבים קטנים יותר מתכוונים פחות מצבי כשלון ופתרון בעיות קל יותר.
(ב) מהירויות מעבר של ההרחבה:0)FLT:1hil ללא הציפוי, המחוקק יכול לעבור בתדרים גבוהים יותר, מה שמאפשר מגנטים קומפקטיים יותר.
(ב) אובדן כוח:0) אובדן כוח של אובדן חשמל: 1FLT:1 מתנגדים סנוברים לא מכים כוח, שיפור היעילות הכוללת של 1–3% בעיצובים בעלי עוצמה גבוהה.
(FLT:0) קטן יותר גורם: חיסכון באזור PCB 1FLT יכול להיות 20-30% בפריסה של כוח צפופה.

הגבלות

(FLT:0) לרסן יעיל נגד מתח קיצוני: אנדרל 1 (ביישומים עם גלי אנרגיה גדולים (למשל, שביתות ברק או החלפת תועלת חמורה), משב רוח מספק קלפיות נוספות.
(FLT:0) חקירה מדויקת של בחירת רכיב ופריסת: קיד 1) מהנדסים לא יכולים פשוט להסיר את הניקובבר מהעיצוב הקיים; המעגל כולו חייב להיות מותאם לפעולה ללא נחירות.
(FLT:0) גבוה יותר מבחינה טכנית EMI:FreaLT:1 ללא החרוטב לח מצלצל, קרינה ומבצע פליטות יכול להגדיל.
(FLT:0) יכולות די/דנט: קיד 1 (חלק מהיישומים המותקפים בתדירות גבוהה (למשל, מחזרי חמיטור) דורשות שיעורי דיה/לאה מעל 1000 / מיקרו, שאפילו משחתים מהירים לא יכולים להתמודד ללא נחירות.

כלל טוב של אצבע: אם ה- dv / dt המקסימלי הצפוי בתנאי תפעול הוא פחות מ 80% מהדירוג של המקטור dv / dt, עיצוב חסר מנוחה הוא קיימא.אם שולי הם חזק יותר, להוסיף מלכוד מינימלי (למשל, 10 nF capacitor ו 47 ⁇ התנגדות) כרשת בטיחות.

מסקנה

מעגלים ללא ספק Thyristor הם שיטה מעשית ופופולרית יותר לצמצום המורכבות של המערכת, העלות והגודל באלקטרוניקה כוח. Leveraging מהר התאוששות מכשירים, אריסטוקרטים סימטריים וטכניקות מתקדמות של כונן השער, מהנדסים יכולים לעצב מערכות בקרה אמינה של כוח ללא רשתות ה-RC המסורתיות subber.הצלחה תלויה בדבקות זהירה של שיטות טובות יותר, מבחר מדויק של רכיבים, בדיקה מציאותית תחת תנאים יציבים, כמו גם טכנולוגיות מורכבות יותר, כמו גם כן, דורשות יותר, כמו גם שיטות התפתחות יעילה יותר, סבירות יותר, להמשיך לפתח יעילות יותר.