Condensadores de amortecimento IGBT

Condensadores de amortecimento IGBT

Na eletrónica de potência, os IGBT (Transístores Bipolares de Porta Isolada) são amplamente utilizados para aplicações de comutação. No entanto, as suas velocidades de comutação rápidas podem conduzir a efeitos indesejáveis, tais como:   

• Elevada dv/dt (taxa de variação da tensão): Isto pode causar picos de tensão excessivos no IGBT, danificando potencialmente o dispositivo.  
• Di/dt (taxa de variação da corrente) elevado: Isto pode gerar interferências electromagnéticas (EMI) e sobrecarregar os circuitos associados.   

Circuitos Snubber

Para atenuar estes problemas, são utilizados circuitos de amortecimento. Um componente chave destes circuitos é o condensador de amortecimento. 

Como funcionam os condensadores de amortecimento do IGBT

• Picos de tensão: Quando o IGBT se desliga, a indutância parasita no circuito pode causar um rápido aumento da tensão no dispositivo. O condensador de proteção absorve este pico súbito de tensão, limitando a tensão de pico no IGBT.  
• Comutação de corrente: Durante a transição de desligamento, o capacitor de amortecimento fornece um caminho para a corrente fluir temporariamente, reduzindo o di/dt e minimizando a EMI.   

Principais caraterísticas dos condensadores de proteção do IGBT

• Classificação de alta tensão: Deve suportar as tensões de pico que ocorrem durante a comutação.
• Baixa ESR (Resistência de Série Equivalente): Minimiza as perdas de energia no condensador. 
• Capacidade de carregamento/descarregamento rápido: Capaz de absorver e libertar rapidamente energia durante os eventos de mudança.
• Tamanho compacto: Para minimizar os requisitos de espaço em sistemas electrónicos de potência.

Tipos de condensadores de proteção IGBT

• Condensadores de película: São normalmente utilizados devido à sua elevada tensão nominal, baixa ESR e boa estabilidade térmica.
• Condensadores de cerâmica: Oferecem elevada capacitância num pequeno invólucro, mas podem ter limitações em termos de tensão nominal e estabilidade térmica.   

Considerações sobre a conceção

A seleção e a conceção de condensadores de amortecimento envolvem uma consideração cuidadosa de:

• Caraterísticas de comutação do IGBT: Tempos de ativação/desativação, correntes de pico e tensões.
• Parâmetros do circuito: Indutância parasita, caraterísticas de carga.
• Topologia do circuito do amortecedor: Diferentes configurações de amortecedores (R-C, RCD) têm impactos variáveis no desempenho do circuito.  

Vantagens da utilização de condensadores de amortecimento

• Melhoria da fiabilidade do IGBT: Redução do stress no dispositivo, o que leva a uma vida útil mais longa.
• Emissões EMI reduzidas: Minimiza as interferências electromagnéticas.
• Melhoria da eficiência do sistema: Perdas de potência reduzidas devido a menores perdas de comutação.