Snubberless yourristor devreleri güç elektroniklerinde önemli bir evrim temsil eder, bu makale, sistemi karmaşıklaştırmaya ve fatura-malzemelere güvenilirlikten ödün vermeden maliyetle azaltmaya yardımcı olur. Geleneksel direnç devrelerini ortadan kaldırarak, bu tasarımları gelişmiş yarı iletken teknoloji ve optimize edilmiş devreleri doğal olarak yönetmek için kullanır.

Snubber Devrelerini ve Onların Çizimlerini Anlamak

Geleneksel bir yourristor snubber, cihazınıza yüklenen paralel bir RC ağı, gerilimin yükselişini sınırlamak için bir paralel ağdır (dv/dt) ve geçiş sırasında gerilim artışlarını bastırır.

  • [FONT:0)İncreased component count and PCB alanı:) Her bir yourristor en az bir direnici ve kapasitor gerektirir, genellikle yüksek gerilim ve yüksek enerji türleri, boyut ve ağırlık ekleyin.
  • [FONT:0) Yüksek maliyet:[Döneticileri tekrar tekrarlanan zirve akımlarını işlemek için yeterli olan Snubber kapasitors özellikle yüksek güç tasarımları için pahalıdır.
  • [FONT=0)Power Dağıtım:[Dönetici:[Dönetici:0) Güç tüketiyorlar, genel verimliliği azaltmak ve yönetilmelidir ısı üretmek.
  • [FONT:0) Para çekme kayıpları:[Dönetici:[Dönetici:0)) Her döngüyü şarj eden ve deşarjlar, devrede ilave kayıplara katkıda bulunur.

Birçok uygulama için, özellikle de orta gerilim geçici ve kontrollü yüklere sahip olanlar, bu dezavantajlar, snubber ağlarını gereksiz kılan dikkatli tasarımdan kaçınılabilir.

Anahtar Teknolojileri Snubberless Operasyon

Kafir devreleri hor görmek, yarı iletken üretimde gelişmeler ve geçiş dinamikleri daha derin bir anlayışla yönlendirilmiştir. Üç kritik teknoloji, bulanık tasarımları mümkün kılar:

Hızlı Kurtarma Thyristors

Standart yourristors nispeten yavaş kurtarma zamanlarına sahiptir, yüksek tepe geri dönüş akımına yol açar ve FRT'ye bakmak için anahtar parametreler geri yükleme (Q) Daha kısa taşıyıcı yaşamlarında optimize edilir, 10 μC ve yumuşak kurtarma özelliklerini azaltır.

Asymmetric Thyristors (ASCR ve RCT)

Asymmetric yourristors, asimmetrik silikon kontrollü retifiers (ASCRs) ve ters-kondüktörleri (RCTs), aynı paket içinde bir antiparallel diyot entegre etmek için, bu iç diyot, özellikle de dışsal inşaatın ortadan kaldırılması için düşük maliyetli bir yol sağlar.

Gelişmiş Kapı Drive Teknikleri

Kapı sürücü devreleri, aristor'un turn-on di /dt'ı kontrol etmede önemli bir rol oynar ve mevcut tutmakta. Snubberless tasarımları genellikle çalışır:

  • [FONT:0)Soft-start kapı pulları [Dönetici: 1) Sürekli kapı akımını artırmak, sizinristokratın kendi kavim bölgesinde daha düzgün bir şekilde dönmesine izin vermek.
  • [FONT:0) Yüksek üst kapı mevcut [Dönetici: 1 ) (e.g., 10× en az gerekli) hızlı ve tam dönüş-on, devlet geriliminin azaltılması ve dv/dt stresinin ortaya çıkmasını sağlamak.
  • [FONT:0]Pulse trenleri [Dönetici uygulamaları için, ana akım sona erinceye kadar iletimleri devam ediyor.

Kapı dalgasını tam olarak kontrol ederek, tasarımcı aksi takdirde bir snubber gerektirecek stresleri en aza indirir. kapı sürücü optimizasyonu için iyi bir referans, [[0)STMikroelektronik AN2706 uygulama notu

Snubberless Devreler için Tasarım Prensleri

Başarılı bir şekilde bir oyuncak devresini uygulamak geleneksel yaklaşımlardan farklı birkaç tasarım ilkelerine uymak gerektirir. Orijinal üç ilke - optimize edilmiş kapı tetikleyici, hızlı geçiş cihazları ve uygun devre düzeni - temeli oluşturmak, ancak her biri daha derin bir keşif gerektirir.

Optimized Gate Teaksiyon

Kapı tetikleyicisi belirli bir yourristor ve yük için dikkatle ayarlanmalıdır. Kapı sürücü sağlamalı:

  • [FONT:0)Amplitude:[Dönetici:[Dönetici:0) En az 2-3 kez mevcut minimum kapı (I).GT) hızlı bir şekilde dönüş yapmak için.
  • Rise zamanı: Hızlı bir artış zamanı (< 1 μs) dönüş gecikmesini en aza indirmek ve cihazı lineer bölgede harcadığı zamanı azaltmak.
  • [FONT=0)Gate direnici:[Dönetici:[Dönetici: 1 ) Küçük bir seri direnici (tipik olarak 10-100 ULL) kapı ve dampscillations between door and cathode.
  • [FONT:0)Gate-to-cathode kapasitor:[[Dönetici:[Dönetici: 1 ) Bazı tasarımları kapı ve kedi arasında 10 ila 100 nF kapasiteli bir ses ve yanlış tetikleyiciyi önlemek için, ancak bu hızlı tetikleyiciye ihtiyaç için dengeli olmalıdır.

Kapı direnci ve kapasitör kombinasyonu, kapı pulunu şekillendiren bir RC ağı oluşturur, böylece dönüş kesiciyi etkili bir şekilde kontrol eder.Birçok snubberless devrede, bu kapı RC ağı sadece “snubber”dir - ve o kapıda hareket eder, böylece geleneksel bir güç yığınının kayıplarından kaçınır.

Hızlı Anahtarlama Cihazları

Hızlı geçiş özellikleri olan aristokratlarınızı seçmek önemlidir. Ters kurtarmanın ötesinde, mühendisler dikkate almalıdır:

  • [FONT:0) Turn-off zamanı (t[Dönemli gerilimler)[Dönemli:2)[Dönemli:2)[[Dönemli:0) Hızlı bir dönüş süresi (x 50 μs for orta-freze uygulamaları için) cihazın yeniden yüklenmeden önce kurtarmasını sağlar.
  • [FONT=0]dv/dt kapasite:[Dönetici: [Dönetici: V/μs'de ≥ 500 V /μs değeri, ≥ 500 V /μs'nin kısaltılması için arzu edilir. Birçok modern hızlı yourristors 1000 V / μs veya daha fazlasını sunar.
  • [FONT:0)Critical rate of the-state current (di/dt): ), Yüksek di / yüksek kapasite (≥ 200 A / μs) cihazı yerel sıcak noktalar olmadan geri çevirebilir.

Örneğin, uygulama malzemeleri maksimum dv / sseç sıcaklığı üzerinde ayrıntılı rehberlik sağlar.Infineon Stage Control Thyristor serisi[[DK 1), snubberless işlemi için açıkça derecelendirilmiştir.

Proper Circuit Layout

Devre düzeni muhtemelen hortsuz tasarımdaki en kritik faktördür. Güç döngüsündeki Parasitik indüktör büyük gerilim artışları (V = L × di /dt) sizinristokrat bunu en aza indirmek için:

  • [FONT:0)Minieeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee
  • [FONT:0) Bir zemin uçağı kullanın: [Dönderlik için, bir zemin uçağı girişte azalır ve istikrarlı bir referans sağlar.
  • [FONT:0)Separate kapısı ve güç döngüleri:) Kapı sürücü geri dönüş, gürültüyü kapı devrelerine enjekte etmek için yüksek eş zamanlı yolu paylaşmamalıdır.
  • [FONT:0] Küçük bir dekoupling kapasitör ekin: Enerjinin yüküne göre küçük bir μF film kapasitesi veya yüksek frekanslı geçiş akımlarını absorbe edebilir.
  • [FONT:0) Yıldız zemini kullanın:[Dönetici:[Dönetici:0) Tüm zemini tek bir noktada yanlış tetikleyiciye neden olabilecek yer döngüsü önlemek için geri döner.

Yüksek güç için ayrıntılı PCB düzeni yönergeleri www.face Systems are available from aLFFLT:0)Texas Instruments application not SLUA535), hangi kontrol için korkunç topolojileri tartışır.

Uygulama Stratejileri

Yukarıdaki ilkeleri bir çalışma devresine devretmek sistematik stratejiler gerektirir. Aşağıda her biri pratik bileşen seçimi kriterleri ve tasarım adımları ile kanıtlanmıştır.

Strateji 1: RC-Limited Gate Te

Bu yöntem, sinyale yol açma aracında küçük bir RC ağı kullanır, böylece ana yourristor'nun dönüşüni kontrol eder. Hedef, hızı azaltmadan önce dönüş kesici stresi yavaşlatmak için yeterince yavaştır.

[FONT=0) Tasarım adımları:[Dönem:[Dönem:0)

  1. Bir kapı direnişçi R)G 10 ULL ve 47 ULL. Yüksek değerler kapı akımını azaltır, aynı zamanda yavaş turn-on da tipik bir değer olarak 22 {{ ile başlayın.
  2. Bir kapı kapasitör C)G) 10 nF'den 100 nF'ye kadar. RC zamanı sabit ( ⁇ = R × C) yaklaşık 0.1-1 μs olmalıdır. Örneğin, 22 TEL × 47 nF = 1.034 μs.
  3. Simulate veya kapı gerilimi dalgaformunu test edin. Konser veya kapı tetikleyicisi (tipik olarak 0.7-1.5 V) 1-2 μs içinde şarj etmelidir.
  4. Seninristor'un dv/dt notunun en kötü yük koşulları altında aşılmaması gerektiğini ifade edin.In R) ve C)G)

Bu strateji, orta di / kontrol gereksinimleri olan dirençli ve indüktif yükler için iyi çalışır. Sadece kapı devrelerine iki düşük maliyetli bileşen ekler ve ekstra güç dağılımı yoktur.

Strateji 2: Hızlı Kurtarmanızı Neslim

Geçici yükler şiddetli olduğunda - motor başlangıç veya kapasiteye geçiş gibi - geri dönüş süresi ile bir sırt çantası (t) 2-5 μs ve 1'e yakın yumuşak bir kurtarma faktörü (s-fak) gerekli olan keskin bir kurtarma süresine engel olur.

[FONT:0) Önerilen cihaz aileleri:

  • [FONT=0)STMikroelektronik SCR serisi: TN1610H-6T gibi cihazlar t}rr) ≤ 2.5 μs ve dv/dt > 125°C'de 1000 V / μs.
  • [FONT=0)Littelff Kxxx0G serisi: Hızlı triacs ve aristors düşük kurtarma şarjı ile, snubberless AC kontrolü için uygun.
  • [FONT=0)IXYS Fast Thyristors:[DÜT:1) CS1600 serisi, t)q) yumuşak kurtarma ile 15 μs kadar düşük.

FRT'leri kullanırken, her zaman üreticinin uygulama notlarını en fazla kullanılan işletim sıcaklığı altında veya dv /dt'a kontrol edin. Bazı cihazlar üniformalı turn-on sağlamak için minimum di /dt gerektirir; en az 10 A /μs sağlayan bir kapı sürücüsü.

Strateji 3: Minimum Parasitics için optimal devre

En iyi cihaz bile, düzeni aşırı giriş yapmayı tanıtamazsa, bu strateji fiziksel tasarıma odaklanır:

  • Kollar aracılığıyla, mümkün olduğunca kısa devam edin (MIN 5 mm'den cihaza kadar). Yüzeyin en önemlisi, D2PAK veya TO-263 paketlerini büyük bakır pedlerle kullanın.
  • DC otobüs kapasitör için mümkün olduğunca yakın olan seninristoryu yerleştirin. kapasitör, yourristor ve 100 mm2 altında bir alana sahip olmalıdır.
  • Kapı için bir Kelvin bağlantısı kullanın: kapı sürücünün kapısından ayrı bir iz çalıştırın, geri dönüş yolu doğrudan altında.Mevcut-sense veya güç zeminini paylaşma.
  • Küçük bir atalete ihtiyaç duyulursa, düşük ücretli bir film türü (örneğin, MKP serisi) doğrudan sizinristor'ın anode ve kedihode'si boyunca sattı. 10 mm içinde tutun.
  • DC otobüsleri için bir çarpık veya paralel-katılım yapısını kullanarak manyetik alanları iptal etmek ve döngüyü azaltmak için düşünün.

Mükemmel bir düzen optimizasyonu çalışması, [[0)Mouser'in tasarım rehberine göre kısaltılmış namuslu düzenine (FLT:1) sunulur.

Uygulama Örnekleri

Snubberless yourristor devreleri zaten maliyet azaltımı ve kompaktlığın öncelikler olduğu birkaç ticari uygulamada dağıtılıyor.

AC Motor Hız Kontrolü

Tek fazlı indüksiyon motorlarının faz kontrolü (örneğin, fanlar ve pompalar) geleneksel olarak, yüksek çözünürlükte EMI yönetmeliklerini ele almak için bir üçlü kullanır.

Solid-State Relays (SSRs)

Birçok modern SSR'ler, ana yourristor opto çiftçileri kullanıyor, bu da sıfır-ortalama algılama devresini ve hızlı bir şekilde mikserin çıktısını birleştirir.The internal door drive, ana yourristor'un sadece AC dalgaformunun sıfır geçişinin yakınında ortaya çıktığını garanti ediyor, dv/dt. examples include theETHFLT:0).Vishay VOT serisi

Uninterruptible Power Materials (UPS)

UPS sistemlerinde, yüklemeyi yükleme işlemi sırasındaki analara bağlar.In UPS sistemlerinde, aşağılayıcı elektroniklere zarar verebilecekleri hızlı bir şekilde dönüştürmeli. Snubberless statik anahtarlar paralel asimmetrik yourristors (RCTs) artık line-interaktif ve çift-conversiyonel UPS birimlerinde yaygındır.

Avantajları ve Sınırlamaları

Snubberless yourristor devreleri net faydalar sunar, ancak uygulama gereksinimlerine karşı tartılması gereken kısıtlamalar da yükler.

Avantajları Avantajları Avantajları Avantajları

  • [[Dönetici:0)Redüklenen bileşen sayısı ve maliyeti:), Sörflü dirençlere ve kapasitörlere (tipik olarak $ 10-0.50) daha düşük BOM maliyeti ve satın almalarını basitleştirir.
  • [FONT=0) Basitleştirilmiş devre tasarımı:[Dönetici:[Dönetici:0)) Az sayıda bileşen daha az başarısızlık modları ve daha kolay sorun giderme anlamına gelir.
  • [FONT:0)Faster geçiş hızları:[Dönetici: 0,3) Sörfüllü spertatör olmadan, yourristor daha kompakt manyetiklere izin verebilir.
  • [FONT:0) Düşük güç kayıpları: [Dönetici: [Dönetici:0] Snubber direnişçiler, yüksek güç tasarımlarında% 1–3 oranında genel verimliliği ortadan kaldırırlar.
  • [FONT:0)Küçük form faktörü: [Dönetici: [Dönetici: 0,3] PCB alan tasarrufları yoğun güç sistemlerinde% 20-30 olabilir.

Sınırlamalar

  • [FONT=0) Aşırı gerilim geçicilerine karşı etkili olan kişiler: Büyük enerji dalgalanmaları (örneğin, yıldırım grevleri veya ciddi bir fayda geçiş), bir snubber ek bir fikre sahiptir. Snubberless devreler sizin avansiyon derecelendirmesine güvenir.
  • [FONT:0)Requires hassas bileşen seçimi ve düzeni: Mühendisler mevcut bir tasarımdan sadece sefilleri kaldıramazlar; tüm devreler, snubberless operasyon için optimize edilmelidir.
  • [FONT:0)Potentially higher EMI: Fubber'in yüksek frekanslı yüzüğü açmaması, radiated ve yapılan emisyonlar artırılabilir. Dikkatli bir düzen ve muhtemelen küçük bir ferrite bead EMC testleri geçmek için gerekli olabilir.
  • [FONT:0]Öyletilen di /dt yeteneği: Bazı yüksek akım pulz uygulamaları (örneğin, kapasitör deşarjları Welders) 1000 A /μs'nin üzerinde di /dt oranları gerektirir, ki bu bile hızlı yourrs bir şekilde başa çıkamaz.

İyi bir baş kuralı: maksimum dv /dt tüm işletim koşullarında beklenen bir güvenlik ağı olarak, 10 nF kapasiteli veya 47 ULLAH dirençlidir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Snubberless yourristor devreleri, sistem karmaşıklığını, maliyet ve boyutlarını güç elektroniklerinde azaltma için pratik ve giderek popüler bir yöntemdir.Hızlı kurtarma cihazları, asimmetrik yourristors ve gelişmiş kapı sürücü teknikleri, mühendisler geleneksel RCubber ağları olmadan güvenilir güç kontrol sistemlerini tasarlayabilirler. Başarı, en iyi uygulamaları, geçiş bileşenlerinin kesin seçimi ve gerçek geçici koşullar altında testlere bağlıdır.