Karakteristik dan aplikasi kapasitor Snubber

SEBUAHpa itu kapasitor snubber?

A kapasitor snubber , juga dikenal sebagai kapasitor penyangga, adalah jenis kapasitor khusus yang digunakan untuk menekan lonjakan tegangan dalam suatu rangkaian, mengurangi interferensi elektromagnetik, dan melindungi perangkat switching. Biasanya dihubungkan secara seri dengan resistor dan kemudian secara paralel melintasi perangkat switching (seperti IGBT, MOSFET, atau thyristor) yang memerlukan perlindungan, atau melintasi node yang mengalami lonjakan tegangan.
Fungsi intinya bukan untuk menyediakan energi, namun untuk "menyerap" atau "menyangga" energi berlebih yang bersifat sementara dan berbahaya.

Karakteristik utama

Karakteristik kapasitor snubber menentukan kinerjanya dan skenario yang dapat diterapkan. Fitur utamanya adalah sebagai berikut:

1. Kemampuan menahan tegangan tinggi dan menahan pulsa tinggi

Itu harus mampu menahan lonjakan tegangan tinggi seketika yang jauh lebih tinggi dari tegangan operasi normal rangkaian.
Desain dan bahannya memungkinkannya menahan pulsa arus berintensitas tinggi yang berulang tanpa kerusakan.

2. Induktansi seri ekuivalen rendah

Ini adalah salah satu parameter penting dari kapasitor snubber. Lonjakan tegangan berubah dengan sangat cepat, dan jika induktansi parasit kapasitor terlalu besar, hal ini akan menghambat perubahan arus yang cepat, sehingga gagal menyerap lonjakan tegangan pada waktunya.

Untuk mengurangi ESL, kapasitor snubber biasanya menggunakan struktur khusus, seperti:

Struktur film tipis berlaminasi, seperti kapasitor film polipropilen, adalah kapasitor snubber yang umum digunakan.

Paket datar : Mengurangi area loop arus, sehingga mengurangi induktansi.

Desain multi-pin: Menyediakan koneksi internal paralel, yang selanjutnya mengurangi ESL dan resistansi seri setara.

3. Resistansi seri ekuivalen rendah

ESR rendah berarti kapasitor menghasilkan lebih sedikit panas saat menyerap energi, sehingga menghasilkan efisiensi tinggi dan umur panjang.
Dalam aplikasi switching frekuensi tinggi, kenaikan suhu yang disebabkan oleh ESR merupakan salah satu penyebab utama kegagalan kapasitor.

4. Stabilitas tinggi dan umur panjang

kapasitor snubber beroperasi di lingkungan kelistrikan yang keras dan memerlukan stabilitas suhu, karakteristik frekuensi, dan masa pakai yang lama. Kapasitor film polipropilena unggul dalam aspek ini.

5. Kemampuan respon cepat

Ia dapat merespons perubahan voltase dengan cepat pada tingkat nanodetik dan mengisi serta mengosongkan daya secara tepat waktu.

Fungsi Inti dan Prinsip Kerja

Sederhananya, kapasitor snubber menggunakan karakteristik mendasar bahwa tegangan pada kapasitor tidak dapat berubah secara tiba-tiba.
Ketika terjadi lonjakan tegangan : kapasitor menyediakan jalur impedansi rendah, langsung menyerap (mengisi) kelebihan muatan yang dihasilkan oleh lonjakan, sehingga "meratakan" puncak tegangan.

Setelah lonjakan tegangan lewat : kapasitor secara perlahan melepaskan (menghabiskan) energi yang tersimpan melalui resistor yang dihubungkan secara seri dengannya, menghilangkan energi yang diserap sebagai panas dalam resistor.

Fungsi resistor seri :

Batasi arus pelepasan kapasitor untuk mencegah terbentuknya arus masuk yang berlebihan pada perangkat switching saat dihidupkan.
Redaman dapat dicapai dengan rangkaian resonansi LC yang terdiri dari kapasitor dan induktansi parasit rangkaian untuk mencegah osilasi.
Area aplikasi utama
Kapasitor snubber banyak digunakan pada semua rangkaian elektronika daya dengan aksi switching cepat dan beban induktif.

1. Mengalihkan catu daya
Digunakan untuk menyerap lonjakan tegangan pada transistor peralihan daya, melindungi MOSFET atau IGBT, mengurangi kebisingan peralihan, dan meningkatkan kompatibilitas elektromagnetik.

2. Penggerak Motor dan Konverter Frekuensi
Dalam jembatan inverter, kelebihan tegangan dihubungkan secara paralel dengan perangkat daya seperti IGBT untuk menekan kelebihan tegangan selama peralihan, yang terutama disebabkan oleh beban induktif seperti motor dan induktansi parasit di saluran. Hal ini penting untuk melindungi modul daya yang mahal.

3. Rangkaian Koreksi Faktor Daya
Dalam rangkaian penguat PFC, rangkaian penyangga membantu memperlancar tegangan pada node peralihan, meningkatkan efisiensi dan keandalan.

4. Inverter/Konverter
Pada peralatan seperti inverter surya dan UPS, ini digunakan untuk melindungi perangkat pengalih daya utama dan memastikan pengoperasian sistem yang stabil.

5. Pemanasan induksi
Aplikasi ini melibatkan frekuensi peralihan yang tinggi, daya yang tinggi, serta tegangan dan tegangan arus yang sangat tinggi, menjadikan kapasitor snubber sebagai komponen pelindung yang penting.

6. Sirkuit penggerak laser semikonduktor
Digunakan untuk menekan lonjakan dan dering pulsa arus penggerak, memastikan stabilitas dan masa pakai keluaran laser.

7. Elektronik Otomotif
Pada pengontrol motor kendaraan listrik/kendaraan hibrida dan konverter DC-DC, lingkungan kerjanya keras dan persyaratan keandalannya sangat tinggi, sehingga kapasitor snubber berperforma tinggi banyak digunakan.

8. Kompor induksi
Menyerap tegangan puncak terbalik pada transistor daya adalah aplikasi berbiaya rendah dan memiliki keandalan tinggi.