Karena panas berlebih, tegangan berlebih, arus berlebih, atau perubahan tegangan atau arus yang berlebihan, perangkat dan komponen rangkaian dapat rusak. Dari arus berlebih mereka dapat dilindungi dengan menempatkan sekering di lokasi yang sesuai. Unit pendingin dan kipas dapat digunakan untuk menghilangkan kelebihan panas dari perangkat switching dan komponen lainnya. Sirkuit snubber diperlukan untuk membatasi laju perubahan tegangan atau arus ( di / dt atau dv / dt ) dan tegangan berlebih saat menghidupkan dan mematikan. Ini ditempatkan di seluruh perangkat semikonduktor untuk perlindungan serta untuk meningkatkan kinerja. Statis dv / dt adalah ukuran kemampuan thyristor untuk mempertahankan status pemblokiran di bawah pengaruh transien tegangan. Ini juga digunakan di seluruh relai dan sakelar untuk mencegah busur api.
Perlunya Menggunakan Sirkuit Snubber
Ini ditempatkan di berbagai perangkat switching seperti transistor, thyristor, dll. Beralih dari kondisi ON ke OFF mengakibatkan impedansi perangkat tiba-tiba berubah ke nilai tinggi. Tetapi ini memungkinkan arus kecil mengalir melalui sakelar. Ini menginduksi tegangan besar di seluruh perangkat. Jika arus ini berkurang pada kecepatan yang lebih cepat, lebih banyak tegangan yang diinduksi di seluruh perangkat dan juga jika sakelar tidak mampu menahan tegangan ini, sakelar menjadi terbakar. Jadi jalur bantu diperlukan untuk mencegah tegangan induksi tinggi ini
Demikian pula ketika transisi dari OFF ke status ON, karena distribusi arus yang tidak merata melalui area sakelar, overheating akan terjadi dan akhirnya akan terbakar. Disini snubber juga diperlukan untuk mengurangi arus pada saat start dengan membuat jalur alternatif.
Snubber dalam mode switching menyediakan satu atau beberapa fungsi berikut
- Bentuk garis beban transistor switching bipolar untuk menjaganya tetap dalam area operasi yang aman.
- Mengurangi tegangan dan arus selama kondisi transien turn-ON dan turn-OFF.
- Menghapus energi dari transistor switching dan menghilangkan energi dalam resistor untuk mengurangi suhu persimpangan.
- Membatasi laju perubahan tegangan dan arus selama transien.
- Kurangi dering untuk membatasi tegangan puncak pada transistor switching dan menurunkan frekuensinya.
Desain Sirkuit RC Snubber:
Ada banyak jenis snubber seperti RC, diode dan snubber solid state tetapi yang paling umum digunakan adalah rangkaian snubber RC. Ini berlaku untuk laju kontrol naik dan redaman.
Rangkaian ini adalah kapasitor dan resistor seri yang dihubungkan melintasi sebuah sakelar. Untuk mendesain sirkuit Snubber. Jumlah energi yang akan dihamburkan dalam tahanan snubber sama dengan jumlah energi yang disimpan dalam kapasitor. RC Snubber ditempatkan di seberang sakelar dapat digunakan untuk mengurangi tegangan puncak saat mematikan dan untuk menyalakan ring. Sirkuit snubber RC dapat terpolarisasi atau tidak terpolarisasi. Jika Anda menganggap sumber memiliki impedansi yang dapat diabaikan, arus puncak kasus terburuk di rangkaian snubber adalah
I = Vo / Rs dan I = C.dv / dt
Sirkuit RC Snubber Terpolarisasi Maju
Untuk rangkaian snubber RC terpolarisasi maju yang sesuai, sebuah thyristor atau transistor dihubungkan dengan dioda anti-paralel. R akan membatasi penyerang dv / dt dan R1 membatasi arus pelepasan kapasitor ketika transistor Q1 dihidupkan. Ini digunakan sebagai snubber tegangan lebih untuk menjepit tegangan.
Sirkuit Snubber RC Terpolarisasi Terbalik
Sirkuit snubber terpolarisasi terbalik dapat digunakan untuk membatasi sebaliknya dv / dt . R1 akan membatasi arus pelepasan kapasitor.
Sirkuit snubber yang tidak terpolarisasi
Sirkuit snubber yang tidak terpolarisasi digunakan ketika sepasang perangkat switching digunakan dalam anti-paralel. Untuk menentukan nilai resistor dan kapasitor, teknik desain sederhana dapat digunakan. Untuk ini diperlukan desain yang optimal. Oleh karena itu, prosedur yang rumit akan digunakan. Ini dapat digunakan untuk melindungi dan thyristor.
Pilihan kapasitor:
Kapasitor snubber dikenakan arus puncak dan RMS tinggi dan tinggi dv / dt . Contohnya adalah lonjakan arus turn-on dan turn-off pada kapasitor snubber RCD yang khas. Pulsa akan memiliki puncak dan amplitudo RMS yang tinggi. Kapasitor snubber harus memenuhi dua persyaratan. Pertama, energi yang disimpan dalam kapasitor snubber harus lebih besar daripada energi di induktansi rangkaian. Kedua, konstanta waktu sirkuit snubber harus saya kecil dibandingkan dengan waktu terpendek yang diharapkan, biasanya 10% tepat waktu. Dengan memungkinkan resistor menjadi efektif dalam frekuensi dering, kapasitor ini digunakan untuk meminimalkan disipasi pada frekuensi switching. Desain terbaik adalah memilih impedansi kapasitor yang sama dengan resistor pada frekuensi dering.
Pemilihan resistor:
Penting bahwa R di snubber RC, memiliki induktansi diri yang rendah. Induktansi di R akan meningkatkan tegangan puncak dan akan cenderung menggagalkan tujuan snubber. Induktansi rendah juga diinginkan untuk R dalam snubber tetapi tidak kritis karena pengaruh sejumlah kecil induktansi adalah sedikit meningkatkan waktu reset C dan akan mengurangi arus puncak pada sakelar saat dihidupkan. Pilihan normal R biasanya komposisi karbon atau film logam. Disipasi daya resistor harus independen dari resistansi R karena menghilangkan energi yang disimpan dalam kapasitor snubber di setiap transisi tegangan di kapasitor. Jika kita memilih resistor sebagai impedansi karakteristik, deringnya teredam dengan baik.
Saat membandingkan Desain Cepat dengan desain optimal, kemampuan daya resistor snubber yang diperlukan akan berkurang. Biasanya desain 'Cepat' sepenuhnya memadai untuk desain akhir. Menggunakan pendekatan 'Optimum' hanya jika efisiensi daya dan batasan ukuran menentukan kebutuhan akan desain yang optimal.
Penggunaan Sirkuit RC Snubber:
Karena fungsinya seperti yang disebutkan di atas, Thyristor, Triacs dan relay membutuhkan rangkaian snubber untuk mengontrol kenaikan tegangan.
Diagram sirkuit untuk mengontrol laju perubahan tegangan
Selanjutnya faktor redaman dapat dipilih. Faktor redaman yang lebih tinggi akan menyebabkan waktu ayun yang lebih pendek pada sirkuit berosilasi. Pada diagram rangkaian di atas, rangkaian snubber ditempatkan untuk mengurangi tegangan puncak saat mematikan dan untuk menyalakan ring.
