스너버 커패시터의 특성 및 응용

스너버 커패시터란 무엇입니까?

에이 스너버 커패시터 버퍼 커패시터라고도 알려진 이 커패시터는 회로의 전압 스파이크를 억제하고 전자기 간섭을 줄이며 스위칭 장치를 보호하는 데 사용되는 특별한 유형의 커패시터입니다. 일반적으로 저항과 직렬로 연결한 다음 보호가 필요한 스위칭 장치(예: IGBT, MOSFET 또는 사이리스터) 전체 또는 전압 서지가 발생하는 노드 전체에 병렬로 연결됩니다.
핵심 기능은 에너지를 제공하는 것이 아니라 유해하고 순간적인 과도한 에너지를 "흡수"하거나 "완충"하는 것입니다.

주요 특징

스너버 커패시터의 특성에 따라 성능과 적용 가능한 시나리오가 결정됩니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

1. 고전압 및 고펄스 내성

회로의 정상 작동 전압보다 훨씬 높은 순간적인 고전압 스파이크를 견딜 수 있어야 합니다.
설계와 재료를 사용하면 손상 없이 반복적인 고강도 전류 펄스를 견딜 수 있습니다.

2. 낮은 등가 직렬 인덕턴스

이는 스너버 커패시터의 중요한 매개변수 중 하나입니다. 전압 스파이크는 매우 빠르게 변화하며, 커패시터의 기생 인덕턴스가 너무 크면 전류의 급격한 변화를 방해하여 시간에 따른 스파이크를 흡수하지 못하게 됩니다.

ESL을 줄이기 위해 스너버 커패시터는 일반적으로 다음과 같은 특수 구조를 사용합니다.

폴리프로필렌 필름 커패시터와 같은 적층형 박막 구조는 일반적으로 사용되는 스너버 커패시터입니다.

플랫 패키지: 전류 루프 영역을 줄여 인덕턴스를 줄입니다.

다중 핀 디자인: 병렬 내부 연결을 제공하여 ESL 및 등가 직렬 저항을 더욱 줄입니다.

3. 낮은 등가 직렬 저항

ESR이 낮다는 것은 커패시터가 에너지를 흡수할 때 발열이 적어 효율이 높고 수명이 길다는 것을 의미합니다.
고주파 스위칭 애플리케이션에서 ESR로 인한 온도 상승은 커패시터 고장의 주요 원인 중 하나입니다.

4. 높은 안정성과 긴 수명

스너버 커패시터는 열악한 전기 환경에서 작동하며 온도 안정성, 주파수 특성 및 긴 서비스 수명이 필요합니다. 폴리프로필렌 필름 커패시터는 이러한 측면에서 탁월합니다.

5. 신속한 대응 능력

나노초 수준의 전압 변화에 빠르게 반응하고 적시에 충전과 방전이 가능하다.

핵심 기능 및 작동 원리

간단히 말해서, 스너버 커패시터는 커패시터 양단의 전압이 갑자기 변할 수 없다는 기본 특성을 활용합니다.
전압 스파이크가 발생하는 경우: 커패시터는 낮은 임피던스 경로를 제공하여 스파이크에 의해 생성된 초과 전하를 즉시 흡수(충전)하여 전압 피크를 "평탄화"합니다.

에이fter the voltage spike passes : 커패시터는 직렬로 연결된 저항기를 통해 저장된 에너지를 천천히 방출(방전)시키며, 흡수된 에너지는 저항기에서 열로 방출됩니다.

직렬 저항기의 기능:

스위칭 장치를 켰을 때 스위칭 장치에 과도한 돌입 전류가 형성되는 것을 방지하려면 커패시터의 방전 전류를 제한하십시오.
댐핑은 발진을 ​​방지하기 위해 커패시터와 회로 기생 인덕턴스로 구성된 LC 공진 회로에 의해 달성될 수 있습니다.
주요 적용 분야
스너버 커패시터는 빠른 스위칭 동작과 유도성 부하가 있는 모든 전력 전자 회로에 널리 사용됩니다.

1. 스위칭 전원 공급 장치
전력 스위칭 트랜지스터의 전압 스파이크를 흡수하고, MOSFET 또는 IGBT를 보호하고, 스위칭 잡음을 줄이고, 전자기 호환성을 향상시키는 데 사용됩니다.

2. 모터 드라이브 및 주파수 변환기
인버터 브리지에서는 전압 오버슈트를 IGBT 등 전력소자와 병렬로 연결해 스위칭 시 전압 오버슈트를 억제하는데, 이는 주로 모터 등의 유도성 부하와 라인의 기생 인덕턴스로 인해 발생한다. 이는 고가의 전원 모듈을 보호하는 데 중요합니다.

3. 역률 개선 회로
PFC 부스트 회로에서 버퍼 회로는 스위칭 노드의 전압을 평활화하여 효율성과 신뢰성을 향상시킵니다.

4. 인버터/컨버터
태양광 인버터, UPS 등의 장비에서 주전원 스위칭 장치를 보호하고 안정적인 시스템 작동을 보장하는 데 사용됩니다.

5. 유도 가열
이러한 응용 분야에는 높은 스위칭 주파수, 고전력, 극도로 높은 전압 및 전류 스트레스가 포함되므로 스너버 커패시터는 필수 보호 구성 요소입니다.

6. 반도체 레이저 구동회로
구동 전류 펄스의 스파이크와 링잉을 억제하여 레이저 출력의 안정성과 수명을 보장하는 데 사용됩니다.

7. 자동차 전자공학
전기 자동차/하이브리드 자동차 모터 컨트롤러 및 DC-DC 컨버터에는 작업 환경이 가혹하고 신뢰성 요구 사항이 매우 높기 때문에 고성능 스너버 커패시터가 널리 사용됩니다.

8. 인덕션쿠커
에이bsorbing the reverse peak voltage on the power transistor is a typical low-cost, high-reliability application.