過熱、過電圧、過電流、または電圧または電流スイッチングデバイスと回路コンポーネントの過度の変化が原因で故障する可能性があります。過電流からヒューズを適切な場所に配置することで保護できます。ヒートシンクとファンを使用して、スイッチングデバイスやその他のコンポーネントから余分な熱を取り除くことができます。電圧または電流の変化率を制限するには、スナバ回路が必要です（ in / dt または dv / dt ）およびターンオンおよびターンオフ中の過電圧。これらは、保護とパフォーマンスの向上のために半導体デバイス全体に配置されます。静的 dv / dt は、過渡電圧の影響下でブロッキング状態を保持するサイリスタの能力の尺度です。これらは、アーク放電を防ぐためにリレーとスイッチ全体でも使用されます。

スナバ回路の使用の必要性

これらは、トランジスタ、サイリスタなどのさまざまなスイッチングデバイスに配置されます。オンからオフの状態に切り替えると、デバイスのインピーダンスが突然高い値に変化します。ただし、これにより、スイッチに小さな電流が流れるようになります。これにより、デバイスに大きな電圧が誘導されます。この電流がより速い速度で減少すると、デバイスの両端に誘導される電圧が大きくなり、スイッチがこの電圧に耐えられない場合、スイッチは焼損します。したがって、この高い誘導電圧を防ぐために補助パスが必要です

“変圧器の設計方法 ”

同様に、遷移がオフからオンの状態になると、スイッチの領域を流れる電流の不均一な分布により、過熱が発生し、最終的には燃焼します。ここでも、代替パスを作成して起動時の電流を減らすためにスナバが必要です。

スイッチングモードのスナバは、次の機能の1つ以上を提供します

バイポーラスイッチングトランジスタの負荷線を成形して、安全な動作領域に維持します。
ターンオンおよびターンオフの過渡状態での電圧と電流の低減。
スイッチングトランジスタからエネルギーを取り除き、抵抗でエネルギーを消費して接合部温度を下げます。
過渡時の電圧と電流の変化率を制限します。
リンギングを減らしてスイッチングトランジスタのピーク電圧を制限し、それらの周波数を下げます。

RCスナバ回路の設計：

RC、ダイオード、ソリッドステートスナバのような多くの種類のスナバがありますが、最も一般的に使用されるのはRCスナバ回路です。これは、立ち上がり制御と減衰の両方に適用できます。

この回路は、スイッチの両端に接続されたコンデンサと直列抵抗です。スナバ回路の設計に。スナバ抵抗で消費されるエネルギーの量は、コンデンサに蓄積されるエネルギーの量に等しくなります。スイッチの両端に配置されたRCスナバを使用して、ターンオフ時のピーク電圧を下げ、リングをランプすることができます。 RCスナバ回路は偏波または非偏波にすることができます。ソースのインピーダンスが無視できると仮定すると、スナバ回路の最悪の場合のピーク電流は次のようになります。

I = Vo / Rs そして I = C.dv / dt

“コモンカソード7セグメントディスプレイピン構成 ”

順偏波RCスナバ回路

適切な順方向分極RCスナバ回路の場合、サイリスタまたはトランジスタが逆並列ダイオードに接続されます。 Rはフォワードを制限します dv / dt R1は、トランジスタQ1がオンになったときのコンデンサの放電電流を制限します。これらは、電圧をクランプするための過電圧スナバとして使用されます。

逆偏波RCスナバ回路

逆偏波スナバ回路を使用して、逆方向を制限できます dv / dt 。 R1はコンデンサの放電電流を制限します。

無極性スナバ回路

一対のスイッチングデバイスが逆並列で使用される場合、無極性スナバ回路が使用されます。抵抗とコンデンサの値を決定するために、簡単な設計手法を使用できます。このためには、最適な設計が必要です。したがって、複雑な手順が使用されます。これらは、サイリスタを保護するために使用できます。

コンデンサの選択：

スナバコンデンサは、高いピーク電流とRMS電流にさらされ、 dv / dt 。例として、一般的なRCDスナバコンデンサのターンオンおよびターンオフ電流スパイクがあります。パルスのピーク振幅とRMS振幅は高くなります。スナバコンデンサは2つの要件を満たす必要があります。まず、スナバコンデンサに蓄積されるエネルギーは、回路のインダクタンスのエネルギーよりも大きくなければなりません。第二に、スナバ回路の時定数は、予想される最短のオン時間と比較して小さく、通常はオン時間の10％である必要があります。抵抗をリンギング周波数で有効にすることにより、このコンデンサはスイッチング周波数での消費を最小限に抑えるために使用されます。最良の設計は、リンギング周波数でコンデンサのインピーダンスが抵抗のインピーダンスと同じになるように選択することです。

抵抗器の選択：

RCスナバのRの自己インダクタンスが低いことが重要です。 Rのインダクタンスはピーク電圧を増加させ、スナバの目的を損なう傾向があります。スナバのRには低インダクタンスも望ましいですが、少量のインダクタンスの影響によりCのリセット時間がわずかに増加し、ターンオン時のスイッチのピーク電流が減少するため、重要ではありません。 Rの通常の選択は、通常、炭素組成または金属膜です。抵抗の電力損失は、コンデンサの電圧が遷移するたびにスナバコンデンサに蓄積されたエネルギーを消費するため、抵抗Rとは無関係である必要があります。特性インピーダンスとして抵抗を選択すると、リンギングは十分に減衰します。