Kondenzátory IGBT Snubber

Kondenzátory IGBT Snubber

Ve výkonové elektronice se pro spínací aplikace hojně používají bipolární tranzistory s izolovaným hradlem (IGBT). Jejich vysoká rychlost přepínání však může vést k nežádoucím účinkům, jako jsou:   

• Vysoká dv/dt (rychlost změny napětí): To může způsobit nadměrné napěťové špičky na IGBT, které mohou zařízení poškodit.  
• Vysoký di/dt (rychlost změny proudu): To může způsobovat elektromagnetické rušení (EMI) a namáhat související obvody.   

Snubber obvody

Pro zmírnění těchto problémů se používají snubber obvody. Klíčovou součástí těchto obvodů je odrušovací kondenzátor. 

Jak fungují odrušovací kondenzátory IGBT

• Napěťové špičky: Když se IGBT vypne, může parazitní indukčnost v obvodu způsobit rychlý nárůst napětí na zařízení. Odrušovací kondenzátor absorbuje tento náhlý nárůst napětí a omezuje špičkové napětí na IGBT.  
• Přepínání proudu: Během přechodu do vypnutého stavu poskytuje odrušovací kondenzátor dočasnou cestu proudu, čímž snižuje di/dt a minimalizuje elektromagnetické rušení.   

Klíčové charakteristiky odrušovacích kondenzátorů IGBT

• Vysoké napětí: Musí odolávat špičkovým napětím, která vznikají při spínání.
• Nízký ESR (ekvivalentní sériový odpor): Minimalizuje ztráty energie v kondenzátoru. 
• Schopnost rychlého nabíjení/vybíjení: Schopnost rychle přijímat a uvolňovat energii při přepínání.
• Kompaktní velikost: Minimalizace prostorových nároků v systémech výkonové elektroniky.

Typy odrušovacích kondenzátorů IGBT

• Filmové kondenzátory: Běžně se používají díky vysokému jmenovitému napětí, nízkému ESR a dobré teplotní stabilitě.
• Keramické kondenzátory: Nabízejí vysokou kapacitu v malém balení, ale mohou mít omezení v oblasti jmenovitého napětí a teplotní stability.   

Úvahy o návrhu

Při výběru a návrhu odrušovacích kondenzátorů je třeba pečlivě zvážit:

• Spínací charakteristiky IGBT: Doba zapnutí/vypnutí, špičkové proudy a napětí.
• Parametry obvodu: Parazitní indukčnost, zátěžové charakteristiky.
• Topologie obvodu Snubber: Různé konfigurace snubberů (R-C, RCD) mají různý vliv na výkon obvodu.  

Výhody použití odrušovacích kondenzátorů

• Zvýšená spolehlivost IGBT: Snížení namáhání zařízení, což vede k prodloužení jeho životnosti.
• Snížení emisí EMI: Minimalizuje elektromagnetické rušení.
• Zlepšená účinnost systému: Snížení ztrát výkonu díky nižším spínacím ztrátám.