Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора

№ 12’2021
PDF версия
Симистор (Triac) представляет собой разновидность тиристора. Однако в отличие от тиристора симистор может пропускать переменный ток, поэтому симисторы давно нашли широкое применение в качестве коммутаторов и регуляторов переменного тока в различной аппаратуре бытового и промышленного назначения. В отличие от электромагнитных реле, которые используются для похожих целей, симисторы обеспечивает большую надежность, быстродействие, а также меньший уровень помех, генерируемых при коммутации (открытие/закрытие). Благодаря своим превосходным характеристикам симисторы практически вытеснили электромагнитные реле во многих применениях. В немалой степени этому способствует регулярное снижение цен на данные компоненты.

Параметры симистора

Обычно симисторы используются для коммутации различных нагрузок, подключенных к сети переменного тока частотой 50 или 60 Гц. В дальнейшем будет рассматриваться именно этот случай применения симистора. Условное схемное обозначение симистора (рис. 1) получено путем совмещения двух встречно-параллельно включенных тиристоров, имеющих общий управляющий электрод.

Условное схемное обозначение симистора:  G — управляющий электрод (затвор);  A1 — анод 1 или основной вывод 1 (Main Terminal 1 – MT1);  A2 — анод 2 или основной вывод 2 (Main Terminal 2 – MT2)

Рис. 1. Условное схемное обозначение симистора:
G — управляющий электрод (затвор);
A1 — анод 1 или основной вывод 1 (Main Terminal 1 – MT1);
A2 — анод 2 или основной вывод 2 (Main Terminal 2 – MT2)

В отличие от тиристора симистор является ключом переменного тока и может проводить ток в обоих направлениях. Поэтому его можно рассматривать как полупроводниковый прибор, который может быть переключен из закрытого состояния в открытое и наоборот при любой полярности на основных выводах [1].

Для того чтобы симистор работал долго и надежно, необходимо обеспечить ряд условий. В первую очередь речь идет об очевидных параметрах, ограничивающих максимальные режимы эксплуатации:

  • IT(RMS) — максимальный действующий ток в открытом состоянии, А;
  • ITSM — максимальный импульсный (неповторяющийся) ток в открытом состоянии, А;
  • dI/dt — критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии, А/мкс;
  • VDRM/VRRM — максимальное повторяющееся напряжение, приложенное к симистору в закрытом состоянии, В;
  • VDSM/VRSM — максимальное импульсное (неповторяющееся) напряжение, приложенное к симистору в закрытом состоянии, В;
  • IGM — максимальный ток затвора (управляющего электрода), А;
  • PG(AV) — средняя мощность, рассеиваемая в затворе (управляющем электроде), Вт;
  • Tj — максимальная рабочая температура кристалла, °

Превышение любого из вышеперечисленных параметров может привести к необратимому повреждению симистора.

Кроме уже перечисленных, надо учитывать ряд не менее важных параметров симистора, от которых зависит надежность процесса коммутации (переключения) электронного прибора из закрытого состояния в открытое и обратно:

  • IGT — открывающий постоянный ток управления, мА;
  • IL — ток включения, мА;
  • IH — ток удержания, мА;
  • (dV/dt)cr — критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии, В/мкс;
  • (dV/dt)c –—критическая скорость нарастания коммутационного напряжения, В/мкс;
  • (dI/dt)c — скорость снижения тока в открытом состоянии, А/мс.

Игнорирование этих параметров может привести к тому, что симистор не откроется в нужный момент либо откроется самопроизвольно в тот момент, когда это абсолютно не ожидается.

 

Применение RC-демпфера 

Перечислим основные проблемы, связанные с коммутацией симистора [2, 3]:

  • повторное самопроизвольное открытие симистора при смене полярности тока;
  • самопроизвольное открытие симистора при быстром нарастании напряжения;
  • самопроизвольное открытие или повреждение симистора при кратковременном превышении максимального напряжения;

Рассмотрим подробнее причины возникновения перечисленных проблем, а также способов их преодоления.

Повторное самопроизвольное открытие симистора

Обычно симисторы используются для коммутации (включения/выключения) различных нагрузок в промышленных или бытовых сетях переменного тока. Когда симистор открыт и через него протекает ток, то в соответствующей области его полупроводниковой структуры накапливается избыточный заряд. Этот заряд исчезает за счет рекомбинации при уменьшении рабочего тока. Если убрать ток управления и затем достаточно медленно снижать рабочий ток, то избыточный заряд успеет рекомбинировать, а симистор перейдет в закрытое состояние после того, как рабочий ток достигнет уровня удержания IH. При быстром снижении рабочего тока избыточный заряд может не успеть рекомбинировать. В этом случае, после смены полярности напряжения, через симистор будет протекать ток восстановления, вызванный процессом рассасывания избыточного заряда. Если при этом скорость нарастания обратного напряжения не превысит критического значения (dV/dt)c, то симистор останется закрытым (рис. 2а). В противном случае симистор может самопроизвольно перейти в открытое состояние (рис. 2б) [1, 3].

Отключение симистора при индуктивной нагрузке

Рис. 2. Отключение симистора при индуктивной нагрузке:
а) нормальное отключение;
б) отключение с повторным включением

Параметры (dV/dt)c и (dI/dt)c имеют взаимную функциональную зависимость. Чем выше критическое значение скорости нарастания коммутационного напряжения (dV/dt)c, тем ниже должна быть скорость снижения тока (dI/dt)c. Иногда в справочных данных производители приводят график зависимости скорости снижения тока от критической скорости нарастания коммутационного напряжения. Для примера на рис. 3 приведен график такой зависимости для симисторов T405, T410, T435 производства фирмы ST [4].

Типовая зависимость скорости снижения тока от критической скорости нарастания напряжения (dV/dt)cдля симисторов T405, T410, T435

Рис. 3. Типовая зависимость скорости снижения тока от критической скорости нарастания напряжения (dV/dt)cдля симисторов T405, T410, T435

Примечание. На рис. 3 значение скорости снижения тока указывается относительно значения (dI/dt)c, соответствующего скорости нарастания коммутационного напряжения (dV/dt)c = 10 В/мкс.

Если через симистор протекает переменный действующий ток IRMS синусоидальной формы, то скорость снижения тока можно найти по формуле (А/с):

di/dt = 2p×f×IRMS×√2,         (1)

где f — частота тока, Гц.

Активная нагрузка

На рис. 4 изображен результат моделирования в программе LTspice процесса коммутации активной нагрузки симистором типа T405-600. Здесь графики напряжения сети V(vn), напряжения на симисторе V(vt) и тока нагрузки I(Rload) отмечены красным, зеленым и синим цветом соответственно.

Моделирование коммутации активной нагрузки симистором T405-600

Рис. 4. Моделирование коммутации активной нагрузки симистором T405-600

В качестве активной нагрузки может выступать любой электропотребитель, обладающий активным сопротивлением. Например, это может быть электронагреватель, лампочка накаливания и т. п.

В течение времени пока симистор открыт через сопротивление нагрузки Rload протекает ток I(Rload), совпадающий по фазе с напряжением сети V(vn). После снятия тока управления и снижения тока нагрузки до нуля симистор закрывается. Так как напряжение сети совпадает по фазе с током нагрузки, после запирания симистора к нему прикладывается нулевое коммутационное напряжение V(vt), которое затем нарастает. Скорость нарастания коммутационного напряжения можно найти по формуле (В/с):

dV/dt = 2p×f×VRMS×√2,     (2)

где VRMS — действующее напряжение сети, В.

Для примера воспользуемся формулами (1, 2) и рассчитаем значения скорости снижения тока и нарастания коммутационного напряжения для симистора T405, коммутирующего активную нагрузку. Нагрузка подключается к бытовой сети переменного тока напряжением VRMS = 220 В и частотой f = 50 Гц. Сопротивление нагрузки обеспечивает протекание через симистор максимального для него тока IRMS = 4 А:

di/dt = (2p×50×4×√2)/1000 = 1,78 А/мс,

dV/dt = (2p×50×220×√2)/1 000 000 = 0,098 В/мкс.

Согласно справочным данным [4], отсутствие повторного открытия симистора гарантируется, если после снижения тока со скоростью 1,8 А/мс критическая скорость нарастания коммутационного напряжения не превышает 0,1 В/мкс. Расчет показывает, что в случае активной нагрузки данное условие соблюдается. Скорость нарастания коммутационного напряжения ниже критического значения не вызывает каких-то опасений с точки зрения повторного включения.

Активно-индуктивная нагрузка

Многие широко распространенный нагрузки, такие как обмотка соленоида, обмотка реле, обмотка электродвигателя и т. п., имеют активно-индуктивный характер. На рис. 5 изображен результат моделирования в программе LTspice процесса коммутации активно-индуктивной нагрузки симистором типа T405-600. Здесь графики напряжения сети V(vn), напряжения на симисторе V(vt) и тока нагрузки I(Rload) отмечены красным, зеленым и синим цветом соответственно.

Моделирование коммутации активно-индуктивной нагрузки симистором T405-600

Рис. 5. Моделирование коммутации активно-индуктивной нагрузки симистором T405-600

Примечание. В реальности не существует цепей, обладающих чисто активным, индуктивным или емкостным сопротивлением. Всегда можно говорить лишь о преобладании какого-либо одного или нескольких видов сопротивления. При этом другие виды присутствуют в качестве незначительных паразитных составляющих.

При активно-индуктивной нагрузке между напряжением, приложенным к нагрузке, и током, протекающем в ней, имеется фазовый сдвиг. Этот фазовый сдвиг может достигать 90° в случае чисто индуктивной нагрузки. Если известны величины активной R и индуктивной L составляющих нагрузки, то фазовый сдвиг можно найти по формуле:

J = arctg(2p×f×L)/R.  (3)

Наличие фазового сдвига означает, что после запирания симистора к нему сразу будет приложено некоторое напряжение смещения VS. Величину напряжения смещения можно рассчитать по формуле (В):

VS = VRMS√2sinj.    (4)

Моделирование показывает (рис. 5), что к закрытому симистору кратковременно прикладывается напряжение, превышающее уровень VS. Этот выброс происходит за счет энергии, накопленной в индуктивности нагрузки Lload в процессе запирания симистора. Моделирование показывает, что импульс напряжения нарастает со скоростью 650 В/мкс и имеет амплитуду 550 В. Благодаря высокой скорости нарастания коммутационного напряжения реальный симистор будет гарантированно открыт повторно.

Повторное открытие симистора можно предотвратить с помощью вспомогательной цепи, состоящей из последовательно включенных конденсатора CS и резистора RS. Эта вспомогательная цепь включается параллельно симистору (рис. 6) и называется демпферной RC-цепочкой. Демпферная цепь позволяет снизить скорость нарастания коммутационного напряжения. В современной технической литературе демпферную RC-цепочку часто называют RC-снаббером (snubber), или просто снаббером.

Использование RC-демпфера совместно с симистором

Рис. 6. Использование RC-демпфера совместно с симистором

Длительность коммутации симистора на несколько порядков меньше длительности периода колебания в сети переменного тока частотой 50 или 60 Гц. Это позволяет упростить расчет RC-демпфера, считая, что напряжение сети неизменно и равно по величине напряжению смещения VS. В этом случае минимальную емкость конденсатора (Ф) демпфера можно рассчитать по формуле:

CS ≥ 1/L(VS/(dV/dt))2.         (5)

Конденсатор демпфера CS, вместе с индуктивностью нагрузки Lload, создает колебательный контур, в котором после закрытия симистора могут возникать высокочастотные затухающие колебания. Однако во время этих колебаний скорость изменения напряжения не превышает критического значения, и поэтому симистор останется закрытым. Несмотря на это, за счет колебательного процесса к симистору прикладывается повышенное коммутационное напряжение VM. По своей величине напряжение VM может в 2 раза превысить амплитуду сетевого напряжения. Это требует использования более высоковольтного симистора. Величину VM можно снизить, увеличив потери в колебательном контуре, которые определяются суммарным активным сопротивлением:

R = Rload+RS.

Сопротивление нагрузки Rload не может быть изменено. Поэтому увеличивать потери можно только за счет повышения сопротивления демпферного резистора RS. Критическую величину резистора RS, которая обеспечивает полное подавление колебаний, можно рассчитать по формуле (Ом):

RS = 2√Lload/CS–Rload.      (6)

При использовании такого резистора пиковая величина коммутационного напряжения VM на тиристоре будет равна напряжению смещения VS. Для меньших значений суммарного сопротивления R максимальную величину коммутационного напряжения можно рассчитать по формуле (В):

VM = VS((1/e0,5b×T)+1).    (7)

Коэффициент затухания β определяет относительное затухание свободных колебаний в контуре:

B = R/2Lload. (8)

Собственную частоту контура можно рассчитать по формуле (Гц):

F0 = 1/(2p√LC).  (9)

Частота затухающих колебаний определяется формулой (Гц):

F = √(2pF0)2–b2/2p.  (10)

Период затухающих колебаний определяется формулой (с):

T = 1/F.           (11)

Самопроизвольное открытие симистора при быстром нарастании напряжения

В сети постоянно присутствуют импульсные напряжения, вызываемые молниевыми разрядами и процессами коммутации. Вероятные параметры этих импульсных напряжений оговариваются межгосударственным стандартом ГОСТ 32144-2013.

Быстрые изменения напряжения, приложенные к закрытому симистору, проникая через емкость между анодом (A2) и управляющим электродом (G), могут создавать ток управления, достаточный для его самопроизвольного открытия. Максимальная скорость нарастания внешнего напряжения, которая не вызывает открытия симистора, называется критической скоростью нарастания напряжения (dV/dt)cr.

Самопроизвольное открытие симистора из-за превышения критической скорости нарастания напряжения (dV/dt)cr не приводит к его повреждению и поэтому не опасно для симистора. Однако подобные ложные срабатывания могут вызывать проблемы с функциональностью оборудования, в котором установлен симистор.

При использовании RC-демпфера устойчивость симистора к самопроизвольному открытию увеличивается при быстром нарастании напряжения. Причем чем ниже величина резистора RS, тем выше устойчивость.

Повреждение симистора при кратковременном превышении максимального напряжения

В ранее перечисленных случаях могут возникнуть условия, когда к симистору, подключенному к сети и имеющему необходимый запас по напряжению, может быть приложено напряжение, превышающее его максимально допустимое. Прежде всего, подобное повышение напряжения может быть вызвано длительными переходными процессами в сети, связанными с естественными или аварийными событиями. Кроме этого, скачки напряжения могут быть получены при коммутации нагрузки, имеющей индуктивную составляющую (активно-индуктивной нагрузки). Если при этом напряжение превысит максимально допустимый уровень VDSM/VRSM, то симистор с большой вероятностью будет необратимо поврежден.

Как и в предыдущих случаях, использование RC-демпфера увеличивает устойчивость симистора к кратковременным повышениям напряжения. Это объясняется тем, что внешнее импульсное напряжение прикладывается к симистору через делитель напряжения, верхнее плечо которого образует сопротивление нагрузки, а нижнее — резистор RS. Причем чем ниже величина резистора RS, тем выше устойчивость. Однако, ограничивая скорость нарастания напряжения, RC-демпфер увеличивает вероятность его пробоя в случае перенапряжения. Поэтому RC-демпфер нельзя рассматривать как основное средство защиты от повышенного напряжения. Он может в качестве дополнительной меры использоваться совместно с специальным ограничителем напряжения — варистором.

Выбор минимальной величины сопротивления демпфера

Поскольку при снижении величины резистора RS устойчивость симистора к скачкам напряжения увеличивается, то логично было бы просто заменить его перемычкой. Однако исключение резистора RS может привести к повреждению симистора при включении. Объясняется это тем, что первоначально при включении симистора основной ток начинает протекать вблизи области управления, а затем область проводимости распространяется на всю площадь структуры. Соответственно, если скорость нарастания тока превысит критическое значения dI/dt, это вызовет локальный перегрев и тепловой пробой полупроводниковой структуры симистора [5]. Основным источником быстро нарастающего тока является RC-демпфер (рис. 6). Если конденсатор демпфера CS заряжен, то после включения симистора он разрядится через последовательно включенные симистор и резистор RS. При этом резистор RS должен иметь достаточно высокое сопротивление, позволяющее ограничить амплитуду и скорость нарастания разрядного тока.

Примерные минимальные величины резистора RC-демпфера, в зависимости от максимального действующего тока симистора, приведены в таблице 1 [2, 3]. При этом максимальное сопротивление RC-демпфера рассчитывается по формуле (6).

Таблица 1. Минимальное сопротивление RC-демпфера

Номинальное напряжение, В

Действующее значение тока симистора, А

1

45

90

180

450

900

1800

≤230

620

47

33

22

12

6,8

6,8

≤400

82

56

33

22

15

12

≤500

120

68

39

27

18

15

≤690

47

33

22

22

Данные из таблицы 1 для номинального напряжения 230 В хорошо аппроксимируются степенной функцией:

RS = 613,2144×IRMS–06528717 Ом.         (12)

Пример расчета RC-демпфера

Рассчитаем RC-демпфер для симистора, коммутирующего активно-индуктивную нагрузку, подключенную к бытовой сети переменного тока напряжением VRMS = 220 В и частотой f = 50 Гц.

Нагрузка имеет следующие параметры:

  • активное сопротивление нагрузки: Rload = 66 Ом;
  • собственная индуктивность нагрузки: Lload = 0,28 Гн.

Примечание. Индуктивность нагрузки измеряется на частоте 1–10 кГц, так как обычно в этом диапазоне находится собственная частота резонанса демпфера и нагрузки.

Рассчитаем модуль сопротивления активно-индуктивной нагрузки:

Z = √Rload2+(2p×f×Lload)2 = √662+(2p×50×0,28)2 = 110 Ом.

Зная напряжение сети и сопротивление нагрузки, рассчитаем ток нагрузки по закону Ома:

IRMS = VRMS/z = 220/110 = 2А.

Для такого тока подойдет симистор T405-600 производства фирмы STM [4], рассчитанный на максимальный действующий ток IT = 4 А. Основные параметры симистора перечислены в таблице 2.

Таблица 2. Параметры симистора T405-600

Параметр

Единица измерения

Величина

Примечание

IT

А

4

 

VDRM/VRRM

В

600

 

VDSM/VRSM

В

700

Обычно на 100 В выше VDRM/VRRM

IH

мА

10

 

(dV/dt)cr

В/мкс

20

 

(dI/dt)c

А/мс

0.9

Если (dV/dt)c = 10 В/мкс

Определим скорость снижения тока по формуле (1):

Di/dt = 2p×f×IRMS×√2 = 2p×50×2×√2 = 888 А/с = 0,888 А/мс.

Так как нагрузка активно-индуктивная, между напряжением и током имеется фазовый сдвиг. Величину этого фазового сдвига можно рассчитать по формуле (3):

J = arctg(2p×f×L)/R = arctg(2p×50×0,28)/66 = 53°.

Определим напряжение смещения по формуле (4):

VS = VRMS√2×sinj = 220√2×sin53° = 249 В.

Чтобы исключить повторное открытие симистора T405-600, скорость нарастания коммутационного напряжения необходимо ограничить на уровне не более 10 В/мкс. В этом случае минимальную емкость конденсатора демпфера можно рассчитать по формуле (5):

CS ≥ 1/Lload(VS/(dV/dt))2 = 1/0,28(249/(10×106))2 = 2,24×10–9 Ф.

Выберем стандартный конденсатор емкостью CS = 3,3 нФ.

По формуле (6) рассчитаем максимальную величину сопротивления демпфера RS:

RSmax = 2√Lload/CS–Rload = 2√0,28/(3,3×10–9)–66 = 18 кОм.

Минимальное сопротивление демпфера найдем при помощи формулы (12):

RSmin = 613,2144×IRMS–0,6528717 = 613,2144×4–6528717 = 248 Ом.

Для того чтобы увеличить устойчивость симистора к перенапряжениям, выберем минимальное стандартное значение сопротивления демпфера RS = 270 Ом. В случае использования минимального сопротивления RS к закрытому симистору за счет колебательного процесса будет приложено повышенное напряжение VM. Чтобы определить перенапряжение, рассчитаем коэффициент затухания свободных колебаний по формуле (8):

B = R/2Lload = (66+270)/(2×0,28) = 600

Собственную частоту контура можно рассчитать по формуле (9):

F0 = 1/(2p√LC) = 1/(2p√0,28×3,3×10–9) = 5236 Гц.

Частота затухающих колебаний определяется формулой (10):

F = √(2p×F0)2–b2/2p = √(2p×5236)2–6002/2p = 5235 Гц.

Соответственно период затухающих колебаний определяется по формуле (11):

T = 1/F = 1/5235 = 1,91×10–4 c.

Теперь рассчитаем максимальную величину коммутационного напряжения по формуле (7):

VM = VS((1/e0,5×b×T)+1) = 249((1/0,5×600×1,91×10–4)+1) = 484 В.

Максимальная величина коммутационного напряжения не вызывает опасений, так как не превышает максимального рабочее напряжение симистора VDRM/VRRM.

 

Моделирование RC-демпфера

При выборе наилучшего демпфера необходимо исследовать его поведение во всех возможных условиях эксплуатации. Аналитически (путем расчетов) такое исследование провести достаточно сложно. Намного проще искать наилучшее решение при помощи симулятора электронных схем. Например, при помощи симулятора LTspice. При этом расчетные формулы, предложенные в этой статье, можно использовать для предварительного расчета RC-демпфера.

Моделирование условий повторного открытия симистора

На рис. 7 изображен результат моделирования скорости нарастания коммутационного напряжения в зависимости от величины демпферного сопротивление RS. Модель симистора T405-600 можно найти на сайте производителя. Цель моделирования заключается в том, чтобы отсеять те величины сопротивления RS, которые приводят к слишком большой скорости нарастания коммутационного напряжения (dV/dt)c > 10 В/мкс, вызывающей повторное открытие симистора. Изменение величины сопротивления RS производится при помощи директивы .STEP:

.step param rs list 270 560 1.1k 2.2k 4.3k 8.2k 18k

Сеанс моделирования включает несколько циклов повторения, где в начале каждого сеанса сопротивление RS последовательно принимает значения из списка {270 560 1.1k 2.2k 4.3k 8.2k 18k}.

Настройка графика, выводимого в окно плоттера

Рис. 7. Настройка графика, выводимого в окно плоттера

После запуска моделирования окно схемного редактора симулятора LTspice уменьшится в 2 раза и на освободившееся место будет вставлено, пока пустое окно плоттера. Для настройки вывода в окно плоттера необходимо сделать пять последовательных шагов, изображенных на рис. 7:

  • подвести курсор к узлу Vt и, как только тот превратится в щуп, щелкнуть левой кнопкой мышки. После этого графики напряжения V(vt) будут выведены в окно плоттера;
  • в окне плоттера щелкнуть правой кнопкой мышки по названию графика V(vt). После этого откроется окно Expression Editor (редактор выражений);
  • в окне Expression Editor вместо V(vt) записать d(V(vt)). Эта запись выведет в окно плоттера производную от напряжения V(vt);
  • нажать кнопку OK.

Результаты всех циклов повторения выводятся на общий график в виде веера цветных линий. Чтобы разобрать этот веер, необходимо сначала прикрепить курсор к графику. Для этого щелкаем левой кнопкой мышки по названию графика — d(V(vt)). В окне просмотра появляется курсор в виде пересечения двух пунктирных линий. Чтобы лучше видеть курсор, можно выключить сетку в окне плоттера при помощи комбинации клавиш Ctrl+G. Между графиками курсор можно переключать стрелками его управления на клавиатуре: ↑ и ↓. Таким образом выбираем график скорости нарастания напряжения, не превышающий уровня 10 В/мкс, но ближайший к нему.

Для идентификации графика, отмеченного курсором, подводим к нему указатель мыши, пока не появится номер курсора, затем давим правую кнопку мышки, что вызывает окно Cursor Step Information. В этом окошке указан номер шага и значение параметра RS = 4,3 кОм (рис. 8).

Моделирование показывает, что скорость нарастания коммутационного напряжения (dV/dt)c превышает допустимое значение10 В/мкс в случае, если RS > 4,3 кОм (график розового цвета).

Моделирование условий повторного открытия симистора

Рис. 8. Моделирование условий повторного открытия симистора

Результаты моделирования зависят от того, насколько корректно модель симистора T405-600 имитирует процесс обратного восстановления закрытого состояния. К сожалению, в справочных данных производители не приводят зависимости тока обратного восстановления от скорости снижения тока (dI/dt)c. Поэтому экспериментальное измерение указанной зависимости и использование ее в модели увеличит достоверность моделирования.

Моделирование условий быстрого нарастания напряжения

Ранее в статье перечислялись случаи, приводящие к быстрому нарастанию напряжения на закрытом симисторе. В этом плане наибольшую опасность представляют скачки напряжения, вызванные ударами молнии в линии электропередачи. Внутри зданий напряжение такого всплеска может достигать 6 кВ за 1–10 мкс. Очевидно, что никакая разумная демпферная цепочка не в состоянии подавить подобный всплеск до допустимого уровня 600–700В. Поэтому обычно демпферная цепочка используется совместно с варистором, включенным параллельно сетевому вводу устройства. Варистор, типичный для однофазной сети 220 В, поглощает энергию импульса и фиксирует максимальное напряжение на уровне 600–650 В.

На рис. 9 изображен результат моделирования быстрого нарастания напряжения V(vt) на закрытом симисторе. Симистор находится в непроводящем состоянии и поэтому из модели исключен. Источник Vmainгенерирует короткий импульс напряжения величиной 650 В и длительностью 50 мкс.

Изменение величины сопротивления RS производится при помощи директивы .STEP:

.step param rs list 270 560 1.1k 2.2k 4.3k

Величины 8.2k и 18k исключены на предыдущем этапе моделирования.

Моделирование быстрого нарастания напряжения на симисторе

Рис. 9. Моделирование быстрого нарастания напряжения на симисторе

В процессе моделирования выяснилось, что конденсатора CS емкостью 3,3 нФ недостаточно для снижения напряжения на симисторе до безопасного уровня. Поэтому величина демпферного конденсатора CS была увеличена до 10 нФ. Это позволило опустить пик напряжения на симисторе ниже уровня максимального импульсного неповторяющегося напряжения в закрытом состоянии VDSM/VRSM = 700 В. Условие соблюдается в случае, если сопротивление демпферного резистора RS не ниже 2,2 кОм.

В результате моделирование позволило уточнить величину демпферного конденсатора (CS = 10 нФ) и выбрать оптимальный диапазон величин для демпферного резистора (RS = 2,2–4,7 кОм).

Производители обычно рекомендуют использовать минимальную величину демпферного резистора. Это позволяет гарантированно избежать проблемы повторного отпирания симистора. Однако при этом требуется использование более высоковольтного симистора. Кроме того, повышается вероятность пробоя симистора при перенапряжениях в сети, вызванных молниевыми разрядами и переходными процессами.

 

Бездемпферные симисторы

В последнее время получили широкое распространение бездемпферные симисторы. В данном случае речь идет об электронных приборах ACS/ACST, выпускаемых фирмой ST [7, 8]. ACS/ACST — это симисторные переключатели переменного тока, которые отличаются повышенной устойчивостью к нарастающему напряжению. Кроме того, ACS/ACST имеют ограничитель напряжения, который защищает прибор от перенапряжений, вызываемых индуктивной нагрузкой или переходными процессами в питающей сети переменного тока. По заявлениям производителя, приборы ACS/ACST могут использоваться без внешних защитных цепей.

xosotin chelseathông tin chuyển nhượngcâu lạc bộ bóng đá arsenalbóng đá atalantabundesligacầu thủ haalandUEFAevertonxosofutebol ao vivofutemaxmulticanaisonbetbóng đá world cupbóng đá inter milantin juventusbenzemala ligaclb leicester cityMUman citymessi lionelsalahnapolineymarpsgronaldoserie atottenhamvalenciaAS ROMALeverkusenac milanmbappenapolinewcastleaston villaliverpoolfa cupreal madridpremier leagueAjaxbao bong da247EPLbarcelonabournemouthaff cupasean footballbên lề sân cỏbáo bóng đá mớibóng đá cúp thế giớitin bóng đá ViệtUEFAbáo bóng đá việt namHuyền thoại bóng đágiải ngoại hạng anhSeagametap chi bong da the gioitin bong da lutrận đấu hôm nayviệt nam bóng đátin nong bong daBóng đá nữthể thao 7m24h bóng đábóng đá hôm naythe thao ngoai hang anhtin nhanh bóng đáphòng thay đồ bóng đábóng đá phủikèo nhà cái onbetbóng đá lu 2thông tin phòng thay đồthe thao vuaapp đánh lô đềdudoanxosoxổ số giải đặc biệthôm nay xổ sốkèo đẹp hôm nayketquaxosokq xskqxsmnsoi cầu ba miềnsoi cau thong kesxkt hôm naythế giới xổ sốxổ số 24hxo.soxoso3mienxo so ba mienxoso dac bietxosodientoanxổ số dự đoánvé số chiều xổxoso ket quaxosokienthietxoso kq hôm nayxoso ktxổ số megaxổ số mới nhất hôm nayxoso truc tiepxoso ViệtSX3MIENxs dự đoánxs mien bac hom nayxs miên namxsmientrungxsmn thu 7con số may mắn hôm nayKQXS 3 miền Bắc Trung Nam Nhanhdự đoán xổ số 3 miềndò vé sốdu doan xo so hom nayket qua xo xoket qua xo so.vntrúng thưởng xo sokq xoso trực tiếpket qua xskqxs 247số miền nams0x0 mienbacxosobamien hôm naysố đẹp hôm naysố đẹp trực tuyếnnuôi số đẹpxo so hom quaxoso ketquaxstruc tiep hom nayxổ số kiến thiết trực tiếpxổ số kq hôm nayso xo kq trực tuyenkết quả xổ số miền bắc trực tiếpxo so miền namxổ số miền nam trực tiếptrực tiếp xổ số hôm nayket wa xsKQ XOSOxoso onlinexo so truc tiep hom nayxsttso mien bac trong ngàyKQXS3Msố so mien bacdu doan xo so onlinedu doan cau loxổ số kenokqxs vnKQXOSOKQXS hôm naytrực tiếp kết quả xổ số ba miềncap lo dep nhat hom naysoi cầu chuẩn hôm nayso ket qua xo soXem kết quả xổ số nhanh nhấtSX3MIENXSMB chủ nhậtKQXSMNkết quả mở giải trực tuyếnGiờ vàng chốt số OnlineĐánh Đề Con Gìdò số miền namdò vé số hôm nayso mo so debach thủ lô đẹp nhất hôm naycầu đề hôm naykết quả xổ số kiến thiết toàn quốccau dep 88xsmb rong bach kimket qua xs 2023dự đoán xổ số hàng ngàyBạch thủ đề miền BắcSoi Cầu MB thần tàisoi cau vip 247soi cầu tốtsoi cầu miễn phísoi cau mb vipxsmb hom nayxs vietlottxsmn hôm naycầu lô đẹpthống kê lô kép xổ số miền Bắcquay thử xsmnxổ số thần tàiQuay thử XSMTxổ số chiều nayxo so mien nam hom nayweb đánh lô đề trực tuyến uy tínKQXS hôm nayxsmb ngày hôm nayXSMT chủ nhậtxổ số Power 6/55KQXS A trúng roycao thủ chốt sốbảng xổ số đặc biệtsoi cầu 247 vipsoi cầu wap 666Soi cầu miễn phí 888 VIPSoi Cau Chuan MBđộc thủ desố miền bắcthần tài cho sốKết quả xổ số thần tàiXem trực tiếp xổ sốXIN SỐ THẦN TÀI THỔ ĐỊACầu lô số đẹplô đẹp vip 24hsoi cầu miễn phí 888xổ số kiến thiết chiều nayXSMN thứ 7 hàng tuầnKết quả Xổ số Hồ Chí Minhnhà cái xổ số Việt NamXổ Số Đại PhátXổ số mới nhất Hôm Nayso xo mb hom nayxxmb88quay thu mbXo so Minh ChinhXS Minh Ngọc trực tiếp hôm nayXSMN 88XSTDxs than taixổ số UY TIN NHẤTxs vietlott 88SOI CẦU SIÊU CHUẨNSoiCauVietlô đẹp hôm nay vipket qua so xo hom naykqxsmb 30 ngàydự đoán xổ số 3 miềnSoi cầu 3 càng chuẩn xácbạch thủ lônuoi lo chuanbắt lô chuẩn theo ngàykq xo-solô 3 càngnuôi lô đề siêu vipcầu Lô Xiên XSMBđề về bao nhiêuSoi cầu x3xổ số kiến thiết ngày hôm nayquay thử xsmttruc tiep kết quả sxmntrực tiếp miền bắckết quả xổ số chấm vnbảng xs đặc biệt năm 2023soi cau xsmbxổ số hà nội hôm naysxmtxsmt hôm nayxs truc tiep mbketqua xo so onlinekqxs onlinexo số hôm nayXS3MTin xs hôm nayxsmn thu2XSMN hom nayxổ số miền bắc trực tiếp hôm naySO XOxsmbsxmn hôm nay188betlink188 xo sosoi cầu vip 88lô tô việtsoi lô việtXS247xs ba miềnchốt lô đẹp nhất hôm naychốt số xsmbCHƠI LÔ TÔsoi cau mn hom naychốt lô chuẩndu doan sxmtdự đoán xổ số onlinerồng bạch kim chốt 3 càng miễn phí hôm naythống kê lô gan miền bắcdàn đề lôCầu Kèo Đặc Biệtchốt cầu may mắnkết quả xổ số miền bắc hômSoi cầu vàng 777thẻ bài onlinedu doan mn 888soi cầu miền nam vipsoi cầu mt vipdàn de hôm nay7 cao thủ chốt sốsoi cau mien phi 7777 cao thủ chốt số nức tiếng3 càng miền bắcrồng bạch kim 777dàn de bất bạion newsddxsmn188betw88w88789bettf88sin88suvipsunwintf88five8812betsv88vn88Top 10 nhà cái uy tínsky88iwinlucky88nhacaisin88oxbetm88vn88w88789betiwinf8betrio66rio66lucky88oxbetvn88188bet789betMay-88five88one88sin88bk88xbetoxbetMU88188BETSV88RIO66ONBET88188betM88M88SV88Jun-68Jun-88one88iwinv9betw388OXBETw388w388onbetonbetonbetonbet88onbet88onbet88onbet88onbetonbetonbetonbetqh88mu88Nhà cái uy tínpog79vp777vp777vipbetvipbetuk88uk88typhu88typhu88tk88tk88sm66sm66me88me888live8live8livesm66me88win798livesm66me88win79pog79pog79vp777vp777uk88uk88tk88tk88luck8luck8kingbet86kingbet86k188k188hr99hr99123b8xbetvnvipbetsv66zbettaisunwin-vntyphu88vn138vwinvwinvi68ee881xbetrio66zbetvn138i9betvipfi88clubcf68onbet88ee88typhu88onbetonbetkhuyenmai12bet-moblie12betmoblietaimienphi247vi68clupcf68clupvipbeti9betqh88onb123onbefsoi cầunổ hũbắn cáđá gàđá gàgame bàicasinosoi cầuxóc đĩagame bàigiải mã giấc mơbầu cuaslot gamecasinonổ hủdàn đềBắn cácasinodàn đềnổ hũtài xỉuslot gamecasinobắn cáđá gàgame bàithể thaogame bàisoi cầukqsssoi cầucờ tướngbắn cágame bàixóc đĩaAG百家乐AG百家乐AG真人AG真人爱游戏华体会华体会im体育kok体育开云体育开云体育开云体育乐鱼体育乐鱼体育欧宝体育ob体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育开云体育开云体育棋牌棋牌沙巴体育买球平台新葡京娱乐开云体育mu88qh88
Литература
  1. Евсеев Ю. А., Крылов С. С. Симисторы и их применение в бытовой аппаратуре. М.: Энергоатомиздат, 1990.
  2. Богомяков А. А., Голов Н. А., Евсеев Ю. А., Ковалев Ф. И., Кубарев Л. П., Поташников М. Ю., Усачев В. А. Основы силовой электроники. Силовые полупроводниковые приборы. М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012.
  3. RC snubber circuit design for TRIACs. STMicroelectronics, 2007.
  4. T4 series. Datasheet. STMicroelectronics, 2016.
  5. Тиристоры. Справочник. М.: Радио и связь, 1990.
  6. How to select the Triac, ACS, or ACST that fits your application. STMicroelectronics, 2015.
  7. A logic-level transient-voltage protected AC switch. STMicroelectronics, 2006.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Разрешаю передать мой контактный e-mail компаниям Analog Devices и Arrow Electronics для предоставления дополнительной информации