Кондензатори IGBT Snubber

Кондензатори IGBT Snubber

В силовата електроника IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors) се използват широко за комутиращи приложения. Въпреки това високите скорости на превключване могат да доведат до нежелани ефекти, като например:   

• Висока dv/dt (скорост на изменение на напрежението): Това може да доведе до прекомерни скокове на напрежението върху IGBT, което може да доведе до повреда на устройството.  
• Висока di/dt (скорост на изменение на тока): Това може да доведе до електромагнитни смущения (EMI) и да натовари свързаните с тях схеми.   

Вериги на снубер

За да се смекчат тези проблеми, се използват снубер вериги. Ключов компонент на тези схеми е кондензаторът за отпушване. 

Как работят кондензаторите IGBT Snubber

• Скокове на напрежението: Когато IGBT се изключи, паразитната индуктивност във веригата може да доведе до бързо нарастване на напрежението в устройството. Кондензаторът за отпушване абсорбира този внезапен скок на напрежението, като ограничава пиковото напрежение върху IGBT.  
• Превключване на тока: По време на прехода към изключване, кондензаторът за отпушване осигурява временен път за протичане на тока, като намалява di/dt и минимизира ЕМИ.   

Ключови характеристики на IGBT кондензаторите

• Високо напрежение: Трябва да издържат на пиковите напрежения, които се появяват по време на превключване.
• Ниско ESR (еквивалентно серийно съпротивление): Минимизира загубите на енергия в кондензатора. 
• Възможност за бързо зареждане/разреждане: Възможност за бързо усвояване и освобождаване на енергия при превключване на събития.
• Компактен размер: Минимизиране на изискванията за пространство в системите за силова електроника.

Видове IGBT кондензатори

• Филмови кондензатори: Използват се често поради високото им номинално напрежение, ниския ESR и добрата температурна стабилност.
• Керамични кондензатори: Предлагат висок капацитет в малък корпус, но могат да имат ограничения по отношение на номиналното напрежение и температурната стабилност.   

Съображения за проектиране

Изборът и проектирането на кондензатори за снубер включва внимателно разглеждане на:

• Характеристики на превключване на IGBT: Времена на включване/изключване, пикови токове и напрежения.
• Параметри на веригата: Паразитна индуктивност, характеристики на натоварването.
• Топология на веригата на снъббера: Различните конфигурации на снуберите (R-C, RCD) имат различно въздействие върху работата на веригата.  

Предимства на използването на кондензатори Snubber

• Подобрена надеждност на IGBT: Намалено натоварване на устройството, което води до по-дълъг живот.
• Намалени емисии на EMI: Намалява до минимум електромагнитните смущения.
• Подобрена ефективност на системата: Намалени загуби на енергия поради по-ниските загуби при превключване.