Kenmerken en toepassingen van snubbercondensatoren

Wat is een snubbercondensator?

EEN snubber condensator Ook wel buffercondensator genoemd, is een speciaal type condensator dat wordt gebruikt om spanningspieken in een circuit te onderdrukken, elektromagnetische interferentie te verminderen en schakelapparatuur te beschermen. Het wordt doorgaans in serie geschakeld met een weerstand en vervolgens parallel over het schakelapparaat (zoals een IGBT, MOSFET of thyristor) dat bescherming nodig heeft, of over een knooppunt dat een spanningsstoot ervaart.
De kernfunctie ervan is niet het leveren van energie, maar het "absorberen" of "bufferen" van schadelijke, kortstondige overmatige energie.

Belangrijkste kenmerken

De kenmerken van een snubbercondensator bepalen de prestaties en toepasselijke scenario's. De belangrijkste kenmerken zijn als volgt:

1. Hoogspanningsbestendig en hoge pulsbestendig vermogen

Het moet bestand zijn tegen onmiddellijke hoge spanningspieken die veel hoger zijn dan de normale bedrijfsspanning van het circuit.
Dankzij het ontwerp en de materialen is hij bestand tegen herhaalde stroompulsen met hoge intensiteit zonder schade.

2. Lage equivalente serie-inductie

Dit is een van de kritische parameters van een snubbercondensator. Spanningspieken veranderen extreem snel, en als de parasitaire inductantie van de condensator te groot is, zal dit de snelle stroomverandering belemmeren, waardoor de piek niet op tijd kan worden geabsorbeerd.

Om ESL te verminderen, gebruiken snubbercondensatoren doorgaans speciale structuren, zoals:

Gelamineerde dunnefilmstructuren, zoals polypropyleenfilmcondensatoren, zijn de meest gebruikte snubbercondensatoren.

Plat pakket: Verkleint het huidige lusoppervlak, waardoor de inductie wordt verminderd.

Ontwerp met meerdere pinnen: Biedt parallelle interne verbindingen, waardoor ESL en gelijkwaardige serieweerstand verder worden verminderd.

3. Lage equivalente serieweerstand

Lage ESR betekent dat de condensator minder warmte genereert bij het absorberen van energie, wat resulteert in een hoog rendement en een lange levensduur.
Bij hoogfrequente schakeltoepassingen is temperatuurstijging veroorzaakt door ESR een van de belangrijkste oorzaken van condensatorstoringen.

4. Hoge stabiliteit en lange levensduur

snubbercondensatoren werken in zware elektrische omgevingen en vereisen temperatuurstabiliteit, frequentiekarakteristieken en een lange levensduur. Polypropyleenfilmcondensatoren blinken uit in deze aspecten.

5. Snel reactievermogen

Het kan snel reageren op spanningsveranderingen op nanosecondeniveau en tijdig opladen en ontladen.

Kernfunctie en werkingsprincipe

Simpel gezegd maakt een snubbercondensator gebruik van het fundamentele kenmerk dat de spanning over een condensator niet abrupt kan veranderen.
Wanneer er een spanningspiek optreedt: de condensator biedt een pad met lage impedantie, waarbij de overtollige lading die door de piek wordt gegenereerd, onmiddellijk wordt geabsorbeerd (opgeladen), waardoor de spanningspiek wordt "afgevlakt".

EENfter the voltage spike passes : de condensator geeft langzaam de opgeslagen energie vrij (ontlaadt) via de weerstand die ermee in serie is verbonden, waardoor de geabsorbeerde energie als warmte in de weerstand wordt gedissipeerd.

De functie van serieweerstanden:

Beperk de ontlaadstroom van de condensator om te voorkomen dat er overmatige inschakelstroom ontstaat op het schakelapparaat wanneer dit wordt ingeschakeld.
Demping kan worden bereikt door een LC-resonantiecircuit bestaande uit condensatoren en parasitaire inductantie van het circuit om oscillatie te voorkomen.
Belangrijkste toepassingsgebieden
Snubbercondensatoren worden veel gebruikt in alle vermogenselektronische circuits met snelle schakelactie en inductieve belastingen.

1. Schakelende voeding
Wordt gebruikt om spanningspieken op stroomschakeltransistoren te absorberen, MOSFET's of IGBT's te beschermen, schakelruis te verminderen en de elektromagnetische compatibiliteit te verbeteren.

2. Motoraandrijvingen en frequentieomvormers
In een inverterbrug wordt spanningsoverschrijding parallel geschakeld met voedingsapparaten zoals IGBT's om spanningsoverschrijding tijdens het schakelen te onderdrukken, wat voornamelijk wordt veroorzaakt door inductieve belastingen zoals motoren en parasitaire inductantie in de lijnen. Dit is cruciaal voor het beschermen van dure voedingsmodules.

3. Vermogensfactorcorrectiecircuit
In PFC-boostcircuits helpen buffercircuits de spanning op schakelknooppunten af te vlakken, waardoor de efficiëntie en betrouwbaarheid worden verbeterd.

4. Omvormer/omvormer
In apparatuur zoals omvormers voor zonne-energie en UPS wordt het gebruikt om de hoofdschakelaars te beschermen en een stabiele werking van het systeem te garanderen.

5. Inductieverwarming
Deze toepassingen brengen een hoge schakelfrequentie, een hoog vermogen en extreem hoge spannings- en stroombelasting met zich mee, waardoor snubbercondensatoren een essentieel beschermend onderdeel zijn.

6. Halfgeleiderlaseraandrijfcircuit
Wordt gebruikt om pieken en rinkelen van de aandrijfstroompuls te onderdrukken, waardoor de stabiliteit en levensduur van de laseruitvoer wordt gegarandeerd.

7. Auto-elektronica
In motorcontrollers voor elektrische voertuigen/hybride voertuigen en DC-DC-converters is de werkomgeving zwaar en zijn de betrouwbaarheidseisen extreem hoog. Daarom worden op grote schaal hoogwaardige snubbercondensatoren gebruikt.

8. Inductiekookplaat
EENbsorbing the reverse peak voltage on the power transistor is a typical low-cost, high-reliability application.