Snubber kapasitörlerinin özellikleri ve uygulamaları

Söndürücü kapasitör nedir?

bir bastırıcı kapasitör Tampon kapasitör olarak da bilinen, bir devredeki voltaj artışlarını bastırmak, elektromanyetik paraziti azaltmak ve anahtarlama cihazlarını korumak için kullanılan özel bir kapasitör türüdür. Tipik olarak bir dirençle seri olarak bağlanır ve daha sonra korumaya ihtiyaç duyan anahtarlama cihazı (IGBT, MOSFET veya tristör gibi) boyunca veya voltaj dalgalanması yaşayan bir düğüm üzerinden paralel olarak bağlanır.
Temel işlevi enerji sağlamak değil, zararlı, anlık aşırı enerjiyi "emmek" veya "tamponlamak"tır.

Temel özellikler

Bir susturucu kapasitörünün özellikleri onun performansını ve uygulanabilir senaryoları belirler. Başlıca özellikleri aşağıdaki gibidir:

1. Yüksek voltaj dayanımı ve yüksek darbe dayanımı kapasitesi

Devrenin normal çalışma voltajından çok daha yüksek olan anlık yüksek voltaj yükselmelerine dayanabilmelidir.
Tasarımı ve malzemeleri, tekrarlanan, yüksek yoğunluklu akım darbelerine zarar vermeden dayanabilmesini sağlar.

2. Düşük eşdeğer seri endüktans

Bu, bir bastırma kapasitörünün kritik parametrelerinden biridir. Gerilim ani yükselişleri son derece hızlı değişir ve eğer kapasitörün parazitik endüktansı çok büyükse, akımdaki hızlı değişimi engelleyecek ve dolayısıyla ani yükselişi zaman içinde absorbe edemeyecektir.

ESL'yi azaltmak için bastırma kapasitörleri genellikle aşağıdaki gibi özel yapılar kullanır:

Polipropilen film kapasitörler gibi lamine ince film yapılar yaygın olarak kullanılan bastırma kapasitörleridir.

Düz paket: Mevcut döngü alanını azaltır, böylece endüktansı azaltır.

Çok pinli tasarım: Paralel dahili bağlantılar sağlayarak ESL ve eşdeğer seri direncini daha da azaltır.

3. Düşük eşdeğer seri direnç

Düşük ESR, kapasitörün enerjiyi emerken daha az ısı ürettiği anlamına gelir, bu da yüksek verimlilik ve uzun kullanım ömrü sağlar.
Yüksek frekanslı anahtarlama uygulamalarında ESR'den kaynaklanan sıcaklık artışı, kapasitör arızasının ana nedenlerinden biridir.

4. Yüksek stabilite ve uzun ömür

Söndürücü kapasitörler zorlu elektriksel ortamlarda çalışır ve sıcaklık kararlılığı, frekans özellikleri ve uzun servis ömrü gerektirir. Polipropilen film kapasitörler bu açılardan öne çıkmaktadır.

5. Hızlı yanıt yeteneği

Nanosaniye seviyesindeki voltaj değişimlerine hızlı tepki vererek zamanında şarj ve deşarj olabiliyor.

Temel Fonksiyon ve Çalışma Prensibi

Basitçe söylemek gerekirse, bir bastırma kapasitörü, bir kapasitör üzerindeki voltajın aniden değişemeyeceği temel özelliğini kullanır.
Bir voltaj yükselmesi meydana geldiğinde: kapasitör düşük empedanslı bir yol sağlar, ani yükselişin ürettiği aşırı yükü anında emer (şarj eder), böylece voltaj tepe noktasını "düzleştirir".

birfter the voltage spike passes : kapasitör, depolanan enerjiyi kendisine seri bağlı direnç aracılığıyla yavaşça serbest bırakır (boşaltır), emilen enerjiyi dirençte ısı olarak dağıtır.

Seri dirençlerin görevi:

Anahtarlama cihazı açıldığında aşırı ani akımın oluşmasını önlemek için kapasitörün deşarj akımını sınırlayın.
Sönümleme, salınımı önlemek için kapasitörlerden ve devre parazitik endüktanstan oluşan bir LC rezonans devresi ile sağlanabilir.
Ana uygulama alanları
Söndürücü kapasitörler, hızlı anahtarlama hareketi ve endüktif yüklerle tüm güç elektroniği devrelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

1. Güç kaynağının değiştirilmesi
Güç anahtarlama transistörlerindeki voltaj yükselmelerini absorbe etmek, MOSFET'leri veya IGBT'leri korumak, anahtarlama gürültüsünü azaltmak ve elektromanyetik uyumluluğu geliştirmek için kullanılır.

2. Motor Sürücüleri ve Frekans Dönüştürücüler
Bir invertör köprüsünde, anahtarlama sırasında gerilim aşımını bastırmak için gerilim aşımı, IGBT'ler gibi güç cihazlarına paralel olarak bağlanır; bu, esas olarak motorlar gibi endüktif yüklerden ve hatlardaki parazitik endüktanstan kaynaklanır. Bu pahalı güç modüllerini korumak için çok önemlidir.

3. Güç Faktörü Düzeltme Devresi
PFC yükseltme devrelerinde tampon devreler, anahtarlama düğümlerindeki voltajın yumuşatılmasına yardımcı olarak verimliliği ve güvenilirliği artırır.

4. İnvertör/Dönüştürücü
Solar invertör ve UPS gibi ekipmanlarda ana güç anahtarlama cihazlarını korumak ve sistemin stabil çalışmasını sağlamak için kullanılır.

5. İndüksiyonla ısıtma
Bu uygulamalar, yüksek anahtarlama frekansı, yüksek güç ve son derece yüksek voltaj ve akım stresi içerir; bu da susturucu kapasitörlerini önemli bir koruyucu bileşen haline getirir.

6. Yarı iletken lazer sürüş devresi
Sürücü akımı darbesindeki ani yükselmeleri ve çınlamayı bastırmak için kullanılır, lazer çıkışının kararlılığını ve ömrünü garanti eder.

7. Otomotiv Elektroniği
Elektrikli araç/hibrit araç motor kontrolörlerinde ve DC-DC dönüştürücülerde, çalışma ortamı zorludur ve güvenilirlik gereksinimleri son derece yüksektir, bu nedenle yüksek performanslı susturucu kapasitörler yaygın olarak kullanılmaktadır.

8. İndüksiyonlu ocak
birbsorbing the reverse peak voltage on the power transistor is a typical low-cost, high-reliability application.