خازن اسنابر

چرا از خازن اسنابر ( IGBT SNUBBER CAPACITOR) آی جی بی تی استفاده می‌کنیم؟

برای محافظت از ماژول های آی جی بی تی در برابر آسیب ولتاژهای گذرا (Transient Voltages) به خازن اسنابر ( IGBT SNUBBER CAPACITOR) در مدارهای IGBT نیاز است.

خازن های Snubber در یک مدار تبدیل نیرو ضروری و اساسی هستند.

کاربرد اصلی در مدارات قدرت محافطت از قطعات فت ها (FETs) و آی جی بی تی ها (IGBTs) و دیگر تجهیزات سوییچینک در برابر ,ولتاژهای اسپایک (نوسانات شدید) که قالبا در مراحل سوئیچینگ ایجاد میگردد.

مدار اسنابر با محدود کردن ولتاژ در حالت گذرای خاموش شدن و جریان در حالت گذرای روشن شدن، از قطعات نیمه‌هادی محافظت می‌کند. در واقع، «اسنابر» (Snubber) مداری است که دامنه ولتاژ سوئیچینگ و نرخ افزایش آن (dv/dt) را اسناب (Snub) یا محدود می‌کند. بنابراین، می‌توان گفت که اسنابر توان اتلافی را در شبکه‌های الکترونیک قدرت سوئیچینگ کاهش می‌دهد.

مزایای استفاده از اسنابر در مدار عبارتند از:

کاهش دامنه ولتاژ و جریان

محدود کردن نرخ افزایش ولتاژ و جریان

کاهش توان اتلافی در شبکه‌های سوئیچینگ

کاهش EMI با میرا کردن نوسان‌های ولتاژ و جریان

مدار اسنابر چیست؟

مدارهای اسنابر برای محدود کردن نرخ تغییرات ولتاژ یا جریان (di/dt) یا (dv/dt) و اضافه ولتاژ در طی روشن یا خاموش شدن مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این مدارها همچنین در دو سر رله‌ها و کلیدها برای جلوگیری از آرک زدن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مدارهای اسنابر در دو سر قطعات سوئیچنگ مختلف مانند ترانزیستورها، تریستورها، و… قرار می‌گیرند. سوئیچینگ از حالت ON  به حالت OFF موجب می‌شود امپدانس قطعه به صورت ناگهانی تغییر زیادی کند. اما این موضوع سبب می‌شود جریان کمی از مدار عبور کند. این امر سبب ایجاد ولتاژ بزرگی در دو سر قطعه می‌شود. اگر جریان سریع‌تر کاهش پیدا کند، ولتاژ بزرگ‌تری در قطعه القا می‌شود و اگر قطعه قادر نباشد در برابر این ولتاژ مقاومت کند، خواهد سوخت. بنابراین، به یک مسیر کمکی نیاز است تا از این ولتاژهای اسپایک (نوسانات شدید) القایی جلوگیری شود. به طور مشابه، وقتی حالت گذرا از OFF به ON داشته باشیم، به دلیل توزیع غیریکنواخت جریان در ناحیه، گرم شدن کلید رخ می‌دهد و آن را خواهد سوزاند. در اینجا استفاده از اسنابر برای کاهش جریان در لحظه شروع به کار با یک مسیر جایگزین ضروری است.

اسنابرها در مد سوئیچینگ یک یا چند نقش زیر را دارند:

• شکل‌دهی به خط بار یک ترانزیستور سوئیچینگ دوقطبی برای نگه داشتن آن در ناحیه کاری امن
• کاهش ولتاژها و جریان‌های شرایط گذرای روشن و خاموش شدن کلیدها
• حذف انرژی ترانزیستور سوئیچینگ و اتلاف انرژی در یک مقاومت برای کاهش دمای پیوند
• محدود کردن نرخ تغییرات ولتاژ و جریان در شرایط حالت گذرا
• کاهش نوسان (Ringing) برای محدود کردن ولتاژ پیک روی یک ترانزیستور سوئیچنگ و کاهش فرکانس آن