Os Circuitos Snnubers

Snubber Circuits: Theory, Desing and Application

Philip C. Todd

        

  I - Introdução

Snubbers são uma parte essencial da eletrônica de potência. Snubbers são pequenas malhas nas regiões de comutação de circuitos de potência que tem a função de controlar os efeitos reativos dos circuitos.

Snubbers aumentam a performance dos circuitos chaveados e resultam em maior segurança, maior confiabilidade, maior freqüência de comutação, menor tamanho, menor peso, e menor EMI. A função básica do snubber é absorver a energia dos elementos reativos do circuito. Os benefícios desta inclusão podem ser amortecimento do circuito, controlando a taxa de mudança da tensão e da corrente, ou grampeando a tensão excessiva. Na execução desta função um snubber limita o aumento do stress que o interruptor sofre aumentando o rendimento do mesmo. Quando um snubber é acertadamente determinado e implementado, o interruptor tem uma menor dissipação média de potência, muito menor pico de dissipação de potência, menor pico de operação de corrente e menor pico de operação de tensão. Este artigo descreve algumas dos vários tipos de snubber, onde eles são usados, como eles funcionam, como eles são projetados e quais são as suas limitações.

Snubbers podem ser dos tipos de circuitos ativos ou passivos. Este artigo é limitado principalmente para os tipos passivos. Snubber de circuito passivo são elementos limitados por resistores, capacitores, indutores e diodos. Snubber ativos incluem transistores e ouros interruptores ativos, freqüentemente obriga-se um aumento significativo de circuitos extras e isto introduz outros níveis de parasitas os quais são combatidos por outros (usualmente com um snubber passivo). Entretanto, snubbers ativos são apropriados em algumas aplicações. Um bom exemplo do snubber ativo é o que semelhante você conta a seu chefe quando ele ou ela decide não pagar a você um aumento.

II - Tipos de Snubber Passivo

A função básica do Snubber é absorver a energia reativa no circuito de potência. A primeira classificação de circuitos de snubber é o meio que eles absorvem energia controlando a tensão ou a corrente. Um capacitor instalado em paralelo com outros elementos do circuito controla a tensão através destes elementos. Um indutor colocado em série com outros elementos do circuito controla a corrente através destes elementos. A Figura 1 mostra este conceito. Um snubber de tensão tem energia armazenada nos capacitores e um snubber de corrente tem sua energia armazenada em indutores.  O circuito associado com o indutor e o capacitor mostrado na Figura 1 determina como a energia faz para carregar o elemento e como a energia é removida dele.

Todos as outras classificações de snubber  encontram-se em relação  com a forma o qual a energia é transferida e retirada do snubber. Se a energia armazenada no snubber é dissipada em um resistor do snubber, ele é classificado como dissipativo, mas se a energia é movida novamente para a entrada ou adiantada para a saída o snubber é classificado como não dissipativo mesmo que existam algumas pequenas perdas. Um snubber é classificado como polarizado ou não polarizado dependendo se a energia movida na entrada ou saída do snubber no ponto de comutação é a mesma forma de onda ou contrária. Finalmente as classificações para circuitos snubbers são o controle do valor da subida da tensão ou o grampeamento da tensão. Snubbers de corrente são todos classificados pelos tipos de controle do valor de subida à medida que não há corrente passiva que possa ser medida por algum aparelho ainda.

[pic 1]           (a)                                                (b)

Figura 1 – Snubber do Tipo: (a) Tensão  e (b) Corrente.

Snubbers de tensão podem grampear a tensão para um valor fixo ou variar o nível ou podem controlar o dv/dt da tensão.

Snubber são freqüentemente usados em combinações, e uma dada aplicação pode ter dois ou três snubbers fundidos em um circuito para controlar a corrente e a tensão do interruptor.

A Tabela 1 é uma guia de aplicação e ele fornece um colapso dos tipos básicos de snubber e seus usos. O simples snubber de amortecimento são dissipativos por definição. Snubber de controle de subida e grampeamento de tensão podem ser do tipo dissipativo ou não dissipativo. Snubbers dissipativos são mais complexos do que snubbers não dissipativos, mas esta complexidade é justificada quando a potência de dissipação é também mais alta e a eficiência também é menor.

Tabela 1

Um Guia Rápido para o Uso de Circuitos Snubber

Snubber para controle do Valor de Subida
Snuber de Tensão: * reduz a potência dissipada e o stress no interruptor no turn-off. * prevê o erro do cálculo e toque não excitação de ressonância. * Reduz o EMI por redução da alta freqüência de ruído.	Snubber de Corrente * reduz a dissipação de potência e o stress no interruptor no turn-on. * reduz a corrente reversa no diodo de retorno.
Snubber Grampeador de Tensão * reduz o pico de tensão no interruptor. * reduz o pico de potência dissipada no interruptor no turn-off. * reduz o cruzamento do interruptor no turn-off.
Amortecimento
Snubber de Tensão * Reduz o sobre tensão e oscilação no interruptor no turn-off * Reduz a dissipação de potência no interruptor. * Reduz o EMI.	Snubber de Corrente * Reduz a sobre corrente e oscilação no interruptor durante o turn-on. * Reduz a dissipação de potência no interruptor. * Reduz o EMI

 Snubber controladores do Valor de Subida e Snubber Grampeadores de Tensão podem ser também dissipativo ou não dissipativo. Os snubberes não dissipativos reduzem a dissipação de potência no snubber e aumenta a eficiência do sistema.

III - Dualidade na Operação de Snubber

Snubbers tem uma dualidade a qual é prejudicial em algumas aplicações. Um snubber que controla uma tensão em um interruptor turn off cria uma corrente de pulso no interruptor no turn on. Um snubber que controla a corrente no interruptor no turn on cria um pulso de tensão através do interruptor no turn off.

Conversores com interruptors alternadas, como um conversor push-pull, com um snubber de tensão em um interruptor para controlar a tensão no turn off tem um retorno de corrente na outro interruptor quando esta em turn on. A mesma é verdadeira para snubbers na saída de diodos dos conversores. Alguns diodos são driven off para o interruptor e outros são driven on somente se um snubber não é apropriadamente designado ele apresenta uma baixa impedância para os interruptores quando elas estão voltando e o resultado é uma grande corrente de retorno.