Ciò chì succede in u microsecondu chì un IGBT si spegne

Ogni volta chì unIGBTsi spegne, qualcosa di viulente accade in un periodu di tempu assai cortu.

Cunfrontu di forme d'onda di tensione chì mostra u piccu di spegnimentu IGBT cù è senza un condensatore di snubber CRE

A currente chì scorre per u dispusitivu hè interrotta. L'energia immagazzinata in l'induttanza parassita di u circuitu ùn hà induve andà. Si libera cum'è un piccu di tensione. Sè nunda ùn assorbe quellu piccu, pò superà a tensione nominale di l'IGBT è dannà u dispusitivu.

Questu hè esattamente u prublema chì un condensatore snubber hè custruitu per risolve. È vale a pena capiscelu bè, perchè a differenza trà un bon condensatore snubber è unu mediocre si manifesta cum'è guasti di u dispusitivu mesi o anni dopu, micca u primu ghjornu.

U travagliu di un condensatore di snubber

A condensatore di snubbersi trova sopra à u dispusitivu di cummutazione è dà quell'energia liberata in un locu sicuru induve andà.

Quandu l'IGBT si spegne, u condensatore assorbe a corrente transitoria è limita a velocità di crescita di a tensione (dv/dt) à traversu u dispusitivu. Sta funzione unica face trè cose à tempu: sopprime i picchi di tensione, riduce e perdite di commutazione è attenua i cambiamenti bruschi di corrente è tensione chì stressanu u restu di u circuitu.

Per chì questu funziona bè, duie proprietà elettriche sò più impurtanti chè qualsiasi altra cosa: una bassa resistenza in serie equivalente (ESR) è una bassa induttanza in serie equivalente (ESL). Un ESR o ESL altu rallenta a risposta di u condensatore è limita l'efficacia di u so bloccu di un transitoriu veloce. Hè ancu per quessa chì u film di polipropilene metallizatu hè u materiale di scelta per a maiò parte di l'applicazioni di snubber. Combina un ESR/ESL bassu cù un dielettricu autoriparatore, cusì u condensatore cuntinueghja à funziunà in modu affidabile ancu dopu à ripetute sollecitazioni di tensione.

Dentru à uSMJ-PCondensatore di snubber IGBT in scatula plastica di CRE

U SMJ-P di CRE hè un condensatore di snubber in scatula di plastica custruitu apposta per a prutezzione IGBT, cù cavi d'inserzione in rame stagnatu per una installazione simplice direttamente nantu à u modulu IGBT.

Condensatore di snubber IGBT in scatula di plastica CRE SMJ-P cù cavi di rame stagnati

Parametri tecnichi chjave:

A custruzzione stessa hè custruita intornu à a listessa logica chè e prestazioni elettriche. A carcassa di plastica hè sigillata cù resina, chì prutege l'avvolgimentu da l'umidità è da u stress meccanicu. Sò dispunibili sia cunfigurazioni di cunduttori assiali sia radiali, cusì a listessa famiglia di condensatori pò adattassi à diverse disposizioni di moduli senza una riprogettazione persunalizata ogni volta.

Un dettagliu chì a maiò parte di l'articuli saltanu: a geometria di i piombi hè impurtante quant'è a capacità

A maiò partecondensatore di snubberU cuntenutu si ferma à "utilizate una film di polipropilene, si ripara da sè". Hè vera, ma hè solu a mità di a storia di l'ingegneria, è hè a mità chì ùn decide micca veramente se una data parte funziona in un circuitu datu.

L'altra metà hè l'induttanza di u circuitu. U valore di capacità da solu ùn garantisce micca un piccu di bassa tensione se l'autoinduttanza di u condensatore ferma alta, perchè l'induttanza restante in u circuitu trà i terminali è e cunnessione interne hè ella stessa rispunsevule di generà un piccu di tensione o un transitoriu. In altre parole, una parte à alta capacità cù cavi longhi è fini pò sottumette à una parte più chjuca cù terminali corti è larghi.

Diagramma chì paraguna l'induttanza di u loop trà i terminali di condensatori di snubber à piombu longu è à montaggio direttu

Hè ancu per quessa chì u metudu di muntatura hè più impurtante di ciò chì pare nantu à una scheda tecnica. I condensatori cù terminali larghi è piatti chì ponu esse avvitati direttamente nantu à u modulu IGBT ottenenu una autoinduttanza più bassa cà e parti cunnesse attraversu fili lunghi. I cavi d'inserzione in rame stagnatu di SMJ-P è a scelta di cunfigurazione assiale o radiale esistenu esattamente per questa ragione: per mantene u percorsu di cunnessione cortu è permette à a capacità nominale di furnisce effettivamente a prutezzione dv/dt per a quale hè specificata.

A pruprietà d'autoguarigione hè sempre impurtante, separatamente. Un film di polipropilene metallizatu chì subisce una rottura dielettrica lucalizzata isola quellu difettu in microsecondi, invece di fallu cumpletamente, ciò chì spiega perchè u film ferma u dielettricu standard per sta applicazione rispetto à l'alternative ceramiche o elettrolitiche. Ma l'autoguarigione è l'induttanza à loop bassu sò dui prublemi d'ingegneria diversi, è un condensatore di snubber deve avè tramindui curretti.

SMJ-P in a gamma più larga di condensatori di snubber di CRE

UFormatu di scatula di plastica SMJ-Phè una di e numerose cunfigurazioni di cavi è di scatule chì CRE offre per a prutezzione di l'ammortizzatore IGBT è GTO. Sicondu u spaziu di montaggio, l'orientazione di i cavi è i requisiti termichi, CRE produce ancu varianti di cavi assiali è di nastri Mylar custruite nantu à a stessa tecnulugia di film di polipropilene metallizatu è ingegnerizate secondu i stessi standard di prestazione ESR/ESL. Questu significa chì una squadra di cuncepimentu pò passà da un furmatu à l'altru mentre un layout evolve, senza riqualificà u sistema dielettricu sottostante da zero.

Cumu l'ingegneri verificanu una scelta di condensatore di snubber

A capacità è a tensione nominale nantu à una scheda tecnica ùn sò micca abbastanza per cunfirmà chì un condensatore snubber funzionerà in un circuitu datu. U metudu di verificazione standard, documentatu da SEMIKRON in e so note d'applicazione IGBT, hè di misurà a forma d'onda di a tensione cullettore-emettitore attuale à u mumentu di a spegnimentu, cù è senza u condensatore snubber in piazza, è cunfirmà chì u piccu ferma in a tensione di bloccu nominale di l'IGBT in e peghju cundizioni. Dopu à a spegnimentu, a corrente commuta in u condensatore snubber, producendu un piccu di corrente à l'istante di commutazione, seguitu da una oscillazione smorzata trà u condensatore snubber è u DC-link, cù a frequenza di oscillazione impostata da l'induttanza parassita di a barra di distribuzione è u valore di u condensatore snubber.

Sta listessa enfasi nantu à a geometria di i cunduttori è l'hardware di u terminale à montaggio direttu cum'è una variabile di cuncepimentu primaria, piuttostu chè un pensamentu dopu, hè ripresa in a literatura di cuncepimentu di l'elettronica di putenza largamente diffusa, cumprese a riferenza di cuncepimentu di snubber di Rudy Severns publicata da Cornell Dubilier. A fisica sottustante hè ancu furmalizzata in IEC 61071, u standard internaziunale chì guverna i condensatori per l'elettronica di putenza, chì SMJ-P hè cuncipitu per rispettà. U puntu in tutte queste fonti hè coerente:L'obiettivu ùn hè micca solu un valore di capacità nantu à una scheda tecnica, hè una riduzione misurata è ripetibile di a tensione di piccu à u spegnimentu.

Induve i condensatori SMJ-P sò usati

Schema di circuitu IGBT à mezu ponte cù u condensatore di snubber C3 cunnessu à traversu i rails di u bus DC.

I condensatori snubber ùn sò micca un cumpunente di nicchia. Appariscenu ogni volta chì un dispositivu di commutazione di putenza hà bisognu di prutezzione da a so propria azzione di commutazione:

• Inverter è azionamenti di motori, induve l'IGBT cambianu continuamente è anu bisognu di una prutezzione dv/dt consistente

•Elettronica di putenza di i veiculi elettrichi, induve l'efficienza di cummutazione è a longevità di i cumpunenti influenzanu direttamente a portata è l'affidabilità

•Sistemi di energia rinnuvevule, cumpresi l'inverter solari, induve a soppressione di i picchi di tensione prutege i dispositivi di commutazione di alta putenza per decennii di funziunamentu

•Raddrizzatori,SVC, è alimentazioni di locomotive, induve e currenti d'impulsu elevate è i cicli di travagliu esigenti rendenu e prestazioni ESR è ESL particularmente critiche

U filu cumunu in tutte queste applicazioni hè u listessu: i dispositivi di commutazione generanu transitori, è qualcosa deve assorbeli in modu pulitu, ciclu dopu ciclu, per tutta a vita di u sistema.

Perchè e scelte di materiali è di fabricazione si aggravanu cù u tempu

U travagliu di un condensatore snubber pare simplice nantu à una scheda tecnica. In pratica, a prestazione hè decisa da dettagli chì ùn si vedenu micca finu à chì u sistema hè statu in funzione per anni: a coerenza cù a quale u dielettricu si auto-ripara dopu à u stress, a precisione cù a quale ESR è ESL sò cuntrullati in un batch di pruduzzione, è se a resistenza di l'isolamentu si mantene in tutta a gamma di temperature piuttostu chè solu à temperatura ambiente.

Hè per quessa chì u SMJ-P di CRE lega a so durata di vita prevista di 100 000 ore à una cundizione specifica di temperatura di u puntu caldu (≤85 °C), invece di dichjaralla cum'è un numeru genericu, è hè per quessa chì a resistenza di l'isolamentu hè specificata separatamente per intervallu di capacità invece di cum'è una sola cifra generale. Quessi sò i tipi di specificazioni chì importanu à un ingegnere chì valida un disignu, micca solu una dichjarazione di marketing.

FAQ: Selezzione di Condensatori di Snubber IGBT

Q1::Chì ghjè unCondensatore di snubber IGBTadupratu per ? 

Un condensatore di snubber IGBT sopprime i picchi di tensione generati quandu un IGBT si spegne, pruteggendu u dispusitivu da u superamentu di a so tensione di bloccu nominale. U condensatore di film di polipropilene metallizatu SMJ-P di CRE hè cuncipitu per questu scopu, cù una gamma di tensione nominale da 700V DC à 3000V DC.

Q2::Cumu possu sceglie u fabricatore ghjustu di condensatori snubber? 

Cercate un fabricatore chì offre condensatori di film à bassa ESR/ESL, certificazioni ricunnisciute (IEC 61071, UL94V-0) è opzioni di capacità o tensione persunalizate.CREhè un fabricatore di condensatori di film chì furnisce DC-Link,Ammortizzatore IGBT, è condensatori di filtru EMC per l'elettronica di putenza, l'energie rinnuvevuli è l'applicazioni di trasportu ferroviariu, cù cunfigurazioni di cunduttori sia assiali sia radiali dispunibili.

Q3::Chì rende un condensatore di film di polipropilene megliu cà altri tipi di condensatori snubber? 

U film di polipropilene metallizatu offre un ESR/ESL bassu, proprietà dielettriche auto-riparanti è prestazioni stabili in una vasta gamma di temperature, ciò chì ne face u dielettricu standard per l'applicazioni snubber paragunatu à l'alternative elettrolitiche o ceramiche. L'SMJ-P di CRE funziona da -40 °C à +85 °C cù una durata di vita nominale di 100.000 ore.

A ducumentazione tecnica cumpleta per u SMJ-P hè dispunibule quì: https://www.crecapacitors.com/IGBT-GTO-Snubber-Capacitors-pl47325307.html

Referenze:

1. CRE NOVA ENERGIA, “Condensatore di snubber IGBT in scatula di plastica SMJ-P", Scheda tecnica di u produttu. （https://www.crecapacitors.com/IGBT-GTO-Snubber-Capacitors-pl47325307.html）

2. Semikron Danfoss, "Misurazione di a tensione di piccu IGBT è Specificazione di u condensatore di snubber", "Nota d'applicazione AN 07-006".

(https://assets.danfoss.com/documents/latest/444044/AB501644922487en-000201.pdf)

3. Severns, Rudy. « Cuncepimentu di smorzatori per circuiti di putenza ». Nota d'applicazione di Cornell Dubilier. （https://www.cde.com/resources/technical-papers/design.pdf »

E specificazioni tecniche riflettenu i dati publicati à u mumentu di a scrittura. I lettori devenu cunfirmà e valutazioni attuali cù l'ultima scheda tecnica di u fabricatore prima di l'usu di u disignu finale.