आयजीबीटी बंद होण्याच्या मायक्रोसेकंदात काय घडते?

प्रत्येक वेळी एकआयजीबीटीबंद होते, आणि अगदी थोड्या वेळात काहीतरी हिंसक घडते.

CRE स्नबर कपॅसिटरसह आणि त्याशिवाय IGBT टर्न-ऑफ स्पाइक दर्शवणारी व्होल्टेज वेव्हफॉर्मची तुलना.

डिव्हाइसमधून वाहणारा विद्युत प्रवाह खंडित होतो. सर्किटच्या स्ट्रे इंडक्टन्समध्ये साठवलेल्या ऊर्जेला जाण्यासाठी जागा नसते. ती व्होल्टेज स्पाइकच्या रूपात बाहेर पडते. जर तो स्पाइक कोणी शोषून घेतला नाही, तर तो IGBT च्या निर्धारित व्होल्टेजपेक्षा जास्त होऊ शकतो आणि डिव्हाइसला नुकसान पोहोचवू शकतो.

स्नबर कपॅसिटर नेमकी हीच समस्या सोडवण्यासाठी बनवलेला असतो. आणि हे नीट समजून घेणे महत्त्वाचे आहे, कारण एका चांगल्या स्नबर कपॅसिटर आणि एका सामान्य दर्जाच्या कपॅसिटरमधील फरक पहिल्याच दिवशी नाही, तर काही महिन्यांनी किंवा वर्षांनी डिव्हाइसच्या बिघाडातून दिसून येतो.

स्नबर कपॅसिटरचे काम

A स्नबर कपॅसिटरस्विचिंग डिव्हाइसच्या समोर बसते आणि ती मुक्त झालेली ऊर्जा जाण्यासाठी एका सुरक्षित ठिकाणी देते.

जेव्हा IGBT बंद होतो, तेव्हा कपॅसिटर क्षणिक विद्युत प्रवाह शोषून घेतो आणि डिव्हाइसमधील व्होल्टेज वाढीचा वेग (dv/dt) मर्यादित करतो. हे एकच कार्य एकाच वेळी तीन गोष्टी करते: ते व्होल्टेज स्पाइक्स दाबून टाकते, स्विचिंगमधील नुकसान कमी करते आणि सर्किटच्या उर्वरित भागावर ताण देणारे विद्युत प्रवाह व व्होल्टेजमधील अचानक बदल सुलभ करते.

हे व्यवस्थित काम करण्यासाठी, दोन विद्युत गुणधर्म इतर कोणत्याही गोष्टीपेक्षा अधिक महत्त्वाचे आहेत: कमी इक्विव्हॅलेंट सिरीज रेझिस्टन्स (ESR) आणि कमी इक्विव्हॅलेंट सिरीज इंडक्टन्स (ESL). उच्च ESR किंवा ESL मुळे कपॅसिटरचा प्रतिसाद मंदावतो आणि तो जलद ट्रान्झिएंटला किती प्रभावीपणे क्लॅम्प करू शकतो यावर मर्यादा येतात. यामुळेच बहुतेक स्नबर ॲप्लिकेशन्ससाठी मेटॅलाइज्ड पॉलीप्रोपिलीन फिल्म हे पसंतीचे मटेरियल आहे. यात कमी ESR/ESL सोबत सेल्फ-हीलिंग डायइलेक्ट्रिकचा संयोग असतो, त्यामुळे वारंवार व्होल्टेजचा ताण आल्यानंतरही कपॅसिटर विश्वसनीयपणे काम करत राहतो.

आतएसएमजे-पीCRE चे प्लास्टिक बॉक्स IGBT स्नबर कपॅसिटर

CRE चे SMJ-P हे IGBT संरक्षणासाठी खास बनवलेले एक प्लास्टिक-बॉक्स स्नबर कपॅसिटर आहे, ज्यामध्ये थेट IGBT मॉड्यूलवर सुलभ स्थापनेसाठी टिन-प्लेटेड कॉपर इन्सर्ट लीड्स आहेत.

कथील-प्लेटेड तांब्याच्या तारांसहित CRE SMJ-P प्लास्टिक बॉक्स IGBT स्नबर कपॅसिटर

प्रमुख तांत्रिक मापदंड:

याची रचना विद्युत कार्यक्षमतेच्याच तर्कावर आधारित आहे. प्लास्टिकचे आवरण रेझिनने सील केलेले असते, जे वाइंडिंगचे ओलावा आणि यांत्रिक ताणापासून संरक्षण करते. अक्षीय आणि त्रिज्यीय दोन्ही लीड कॉन्फिगरेशन्स उपलब्ध आहेत, त्यामुळे प्रत्येक वेळी विशेष पुनर्रचना न करता, एकच कपॅसिटर फॅमिली वेगवेगळ्या मॉड्यूल लेआउटमध्ये बसवता येते.

बहुतेक लेखांमध्ये दुर्लक्षित केला जाणारा एक तपशील: धारकतेइतकीच शिशाची भूमितीही महत्त्वाची असते.

बहुतेकस्नबर कपॅसिटर"पॉलीप्रोपिलीन फिल्म वापरा, ती स्वतःहून दुरुस्त होते," इथपर्यंतच माहिती थांबते. हे खरं आहे, पण ही अभियांत्रिकीची केवळ अर्धीच कहाणी आहे, आणि हा तो अर्धा भाग आहे जो प्रत्यक्षात हे ठरवत नाही की दिलेला भाग दिलेल्या सर्किटमध्ये काम करेल की नाही.

दुसरा अर्धा भाग म्हणजे लूप इंडक्टन्स. जर कपॅसिटरचे सेल्फ-इंडक्टन्स जास्त राहिले, तर केवळ कपॅसिटन्सचे मूल्य कमी व्होल्टेज स्पाइकची हमी देत ​​नाही, कारण टर्मिनल्स आणि अंतर्गत कनेक्शन्समधील लूपमधील उर्वरित इंडक्टन्स स्वतःच व्होल्टेज स्पाइक किंवा ट्रान्झिएंट निर्माण करण्यासाठी जबाबदार असते. दुसऱ्या शब्दांत सांगायचे झाल्यास, लांब, पातळ लीड्स असलेला उच्च-कपॅसिटन्सचा भाग, लहान, रुंद टर्मिनल्स असलेल्या लहान भागापेक्षा कमी कार्यक्षम ठरू शकतो.

लाँग-लीड आणि डायरेक्ट-माउंट स्नबर कपॅसिटरच्या टर्मिनल्समधील लूप इंडक्टन्सची तुलना करणारी आकृती.

यामुळेच माउंटिंगची पद्धत डेटाशीटवर दिसते त्यापेक्षा अधिक महत्त्वाची ठरते. रुंद, सपाट टर्मिनल्स असलेले कपॅसिटर्स, जे थेट IGBT मॉड्यूलवर स्क्रूने बसवता येतात, ते लांब लीड वायर्सद्वारे जोडलेल्या भागांपेक्षा कमी सेल्फ-इंडक्टन्स मिळवतात. SMJ-P चे टिन-प्लेटेड कॉपर इन्सर्ट लीड्स आणि ॲक्सियल किंवा रेडियल कॉन्फिगरेशनचा पर्याय नेमक्या याच कारणासाठी आहेत: कनेक्शनचा मार्ग लहान ठेवण्यासाठी आणि रेटेड कपॅसिटन्सने प्रत्यक्षात ते dv/dt संरक्षण प्रदान करावे, ज्यासाठी ते निर्दिष्ट केलेले आहे.

स्व-दुरुस्तीचा गुणधर्म स्वतंत्रपणे महत्त्वाचा ठरतो. स्थानिक डायलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन अनुभवणारी मेटॅलाइज्ड पॉलीप्रोपिलीन फिल्म, पूर्णपणे निकामी होण्याऐवजी, काही मायक्रोसेकंदांमध्ये तो दोष वेगळा करते. म्हणूनच या ॲप्लिकेशनसाठी सिरॅमिक किंवा इलेक्ट्रोलाइटिक पर्यायांपेक्षा फिल्म हेच मानक डायलेक्ट्रिक मानले जाते. परंतु स्व-दुरुस्ती आणि कमी लूप इंडक्टन्स या दोन वेगवेगळ्या अभियांत्रिकी समस्या आहेत आणि स्नबर कपॅसिटरला या दोन्ही गोष्टी अचूकपणे साधाव्या लागतात.

CRE च्या व्यापक स्नबर कपॅसिटर श्रेणीतील SMJ-P

एसएमजे-पी प्लास्टिक-बॉक्स स्वरूपIGBT आणि GTO स्नबर संरक्षणासाठी CRE देत असलेल्या अनेक लीड आणि केस कॉन्फिगरेशन्सपैकी हे एक आहे. माउंटिंगसाठीची जागा, लीडची दिशा आणि थर्मल आवश्यकतांनुसार, CRE त्याच मेटॅलाइज्ड पॉलीप्रोपिलीन फिल्म तंत्रज्ञानावर आधारित आणि त्याच ESR/ESL कार्यप्रदर्शन मानकांनुसार तयार केलेले ॲक्सियल-लीड आणि मायलार-टेप व्हेरिएंट्स देखील तयार करते. याचा अर्थ असा की, लेआउट जसजसा विकसित होतो, तसतसे डिझाइन टीमला मूळ डायलेक्ट्रिक सिस्टीमची नव्याने पात्रता तपासण्याची गरज न पडता, विविध फॉरमॅट्समध्ये बदल करता येतो.

अभियंते स्नबर कपॅसिटरच्या निवडीची पडताळणी कशी करतात

एखाद्या दिलेल्या सर्किटमध्ये स्नबर कपॅसिटर काम करेल की नाही हे निश्चित करण्यासाठी डेटाशीटवरील कपॅसिटन्स आणि व्होल्टेज रेटिंग पुरेसे नाहीत. SEMIKRON ने त्यांच्या IGBT ॲप्लिकेशन नोट्समध्ये नमूद केलेली प्रमाणित पडताळणी पद्धत म्हणजे, सर्किट बंद असताना, स्नबर कपॅसिटर लावून आणि न लावता, प्रत्यक्ष कलेक्टर-एमिटर व्होल्टेज वेव्हफॉर्म मोजणे आणि सर्वात वाईट परिस्थितीतही हे शिखर (पीक) IGBT च्या रेटेड ब्लॉकिंग व्होल्टेजच्या मर्यादेत राहते याची खात्री करणे. सर्किट बंद झाल्यावर, करंट स्नबर कपॅसिटरमध्ये कम्युटेट होतो, ज्यामुळे स्विचिंगच्या क्षणी करंटचे शिखर (पीक) निर्माण होते. त्यानंतर स्नबर कपॅसिटर आणि डीसी-लिंक यांच्यामध्ये एक मंद दोलन (डॅम्पड ऑसिलेशन) होते, ज्याची वारंवारता (फ्रिक्वेन्सी) बस बारच्या पॅरासिटिक इंडक्टन्स आणि स्नबर कपॅसिटरच्या मूल्यावर अवलंबून असते.

लीडची भूमिती आणि डायरेक्ट-माउंट टर्मिनल हार्डवेअर यांना डिझाइनमधील एक प्राथमिक घटक म्हणून महत्त्व देणे, आणि त्यांना नंतरचा विचार न मानणे, हाच भर पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स डिझाइनवरील व्यापकपणे प्रसारित झालेल्या साहित्यातही दिसून येतो, ज्यामध्ये कॉर्नेल डुबिलियरने प्रकाशित केलेला रूडी सेव्हर्न्सचा स्नबर डिझाइन संदर्भग्रंथ समाविष्ट आहे. यामागील भौतिकशास्त्र IEC 61071 या पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्ससाठीच्या कपॅसिटर नियंत्रित करणाऱ्या आंतरराष्ट्रीय मानकातही औपचारिकपणे मांडले आहे, आणि SMJ-P हे मानक पूर्ण करण्यासाठीच डिझाइन केलेले आहे. या सर्व स्रोतांमधील मुख्य मुद्दा सुसंगत आहे:उद्दिष्ट केवळ स्पेसिफिकेशन शीटवरील कॅपॅसिटन्सचे मूल्य मिळवणे नाही, तर टर्न-ऑफच्या वेळी पीक व्होल्टेजमध्ये मोजता येण्याजोगी आणि पुनरावृत्तीयोग्य घट घडवून आणणे हे आहे.

जिथे एसएमजे-पी कपॅसिटर वापरले जातात

डीसी बस रेल्सना स्नबर कपॅसिटर C3 जोडलेल्या हाफ-ब्रिज IGBT सर्किटची आकृती.

स्नबर कपॅसिटर हे काही विशिष्ट घटक नाहीत. जिथे कुठे पॉवर स्विचिंग उपकरणाला स्वतःच्याच स्विचिंग क्रियेपासून संरक्षणाची गरज असते, तिथे ते वापरले जातात:

• इन्व्हर्टर आणि मोटर ड्राइव्ह, जिथे IGBTs सतत स्विच करतात आणि त्यांना सातत्यपूर्ण dv/dt संरक्षणाची आवश्यकता असते

•इलेक्ट्रिक वाहन पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्सजेथे स्विचिंग कार्यक्षमता आणि घटकांचे दीर्घायुष्य हे रेंज आणि विश्वसनीयतेवर थेट परिणाम करतात.

•नूतनीकरणक्षम ऊर्जा प्रणालीसौर इन्व्हर्टर्ससह, जिथे व्होल्टेज स्पाइक सप्रेशन उच्च-शक्तीच्या स्विचिंग उपकरणांना अनेक दशकांच्या कार्यकाळात संरक्षण देते.

•रेक्टिफायर्स,एसव्हीसीआणि लोकोमोटिव्ह वीज पुरवठाजेथे उच्च पल्स करंट आणि आव्हानात्मक ड्युटी सायकलमुळे ESR आणि ESL कार्यप्रदर्शन विशेषतः महत्त्वपूर्ण ठरते.

या सर्व अनुप्रयोगांमधील समान धागा एकच आहे: स्विचिंग उपकरणे क्षणिक बदल निर्माण करतात, आणि प्रणालीच्या आयुष्यभर, प्रत्येक चक्रानंतर, ते बदल स्वच्छपणे शोषून घेण्यासाठी कोणाची तरी गरज असते.

सामग्री आणि उत्पादनविषयक निवडी कालांतराने का वाढत जातात

डेटाशीटवर स्नबर कपॅसिटरचे काम सोपे दिसते. प्रत्यक्षात, त्याची कार्यक्षमता अशा तपशिलांवर अवलंबून असते जे प्रणाली अनेक वर्षे चालल्यानंतरच दिसून येतात: जसे की, ताणानंतर डायलेक्ट्रिक किती सातत्याने स्वतःहून दुरुस्त होते, उत्पादनाच्या संपूर्ण बॅचमध्ये ESR आणि ESL किती काटेकोरपणे नियंत्रित केले जातात, आणि इन्सुलेशन रेझिस्टन्स केवळ सामान्य तापमानावरच नव्हे, तर संपूर्ण तापमान श्रेणीमध्ये टिकून राहतो की नाही.

यामुळेच CRE चे SMJ-P, त्याचे १,००,००० तासांचे आयुर्मान रेटिंग एक सामान्य आकडा म्हणून नमूद करण्याऐवजी, एका विशिष्ट हॉटस्पॉट तापमान स्थितीशी (≤८५°C) जोडते, आणि इन्सुलेशन रेझिस्टन्स एकाच सर्वसाधारण आकड्याऐवजी, कपॅसिटन्सच्या श्रेणीनुसार स्वतंत्रपणे निर्दिष्ट केला जातो. डिझाइनची पडताळणी करणाऱ्या अभियंत्यासाठी केवळ मार्केटिंगचा दावा नव्हे, तर अशा प्रकारची वैशिष्ट्ये महत्त्वाची असतात.

वारंवार विचारले जाणारे प्रश्न: आयजीबीटी स्नबर कपॅसिटरची निवड

Q1:काय आहेआयजीबीटी स्नबर कपॅसिटरकशासाठी वापरले जाते? 

आयजीबीटी स्नबर कपॅसिटर, आयजीबीटी बंद झाल्यावर निर्माण होणारे व्होल्टेज स्पाइक्स दाबून टाकतो आणि डिव्हाइसला त्याच्या निर्धारित ब्लॉकिंग व्होल्टेजपेक्षा जास्त होण्यापासून वाचवतो. CRE चा SMJ-P मेटॅलाइज्ड पॉलीप्रोपिलीन फिल्म कपॅसिटर याच उद्देशासाठी तयार करण्यात आला आहे, ज्याची निर्धारित व्होल्टेज श्रेणी ७००V DC ते ३०००V DC आहे.

Q2:मी योग्य स्नबर कपॅसिटर उत्पादकाची निवड कशी करावी? 

अशा उत्पादकाचा शोध घ्या जो कमी-ESR/ESL फिल्म कपॅसिटर, मान्यताप्राप्त प्रमाणपत्रे (IEC 61071, UL94V-0), आणि गरजेनुसार कपॅसिटन्स किंवा व्होल्टेजचे पर्याय देतो.सीआरईडीसी-लिंकला पुरवठा करणारी फिल्म कपॅसिटर उत्पादक कंपनी आहे,आयजीबीटी स्नबरआणि पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स, नवीकरणीय ऊर्जा आणि रेल्वे वाहतूक अनुप्रयोगांसाठी EMC-फिल्टर कपॅसिटर, जे अक्षीय आणि त्रिज्यीय दोन्ही लीड कॉन्फिगरेशनमध्ये उपलब्ध आहेत.

Q3:पॉलीप्रोपिलीन फिल्म कपॅसिटर इतर स्नबर कपॅसिटर प्रकारांपेक्षा कशामुळे चांगला ठरतो? 

मेटॅलाइज्ड पॉलीप्रोपिलीन फिल्म कमी ESR/ESL, सेल्फ-हीलिंग डायलेक्ट्रिक गुणधर्म आणि विस्तृत तापमान श्रेणीमध्ये स्थिर कार्यक्षमता प्रदान करते, ज्यामुळे इलेक्ट्रोलाइटिक किंवा सिरेमिक पर्यायांच्या तुलनेत स्नबर ॲप्लिकेशन्ससाठी ती एक मानक डायलेक्ट्रिक ठरते. CRE चे SMJ-P हे -40°C ते +85°C तापमानात कार्य करते आणि त्याचे अंदाजित आयुर्मान 100,000 तास आहे.

SMJ-P साठी संपूर्ण तांत्रिक दस्तऐवज येथे उपलब्ध आहे: https://www.crecapacitors.com/IGBT-GTO-Snubber-Capacitors-pl47325307.html

संदर्भ:

१. क्रे न्यू एनर्जी, “प्लास्टिक बॉक्स आयजीबीटी स्नबर कपॅसिटर एसएमजे-पी,” उत्पादन माहितीपत्रक. （https://www.crecapacitors.com/IGBT-GTO-Snubber-Capacitors-pl47325307.html）

२. सेमिक्रॉन डॅनफॉस, “IGBT पीक व्होल्टेज मापन आणि स्नबर कपॅसिटर तपशील, “ॲप्लिकेशन नोट AN 07-006.

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

३. सेव्हर्न्स, रुडी. “पॉवर सर्किट्ससाठी स्नबर्सची रचना.” कॉर्नेल ड्युबिलियर ॲप्लिकेशन नोट. （https://www.cde.com/resources/technical-papers/design.pdf）

तांत्रिक तपशील हे लेखनाच्या वेळी प्रकाशित झालेल्या माहितीवर आधारित आहेत. वाचकांनी अंतिम डिझाइनमध्ये वापरण्यापूर्वी निर्मात्याच्या नवीनतम डेटाशीटनुसार सध्याच्या रेटिंगची पडताळणी करावी.