Características e aplicações dos capacitores Snubber

O que é um capacitor amortecedor?

Um capacitor amortecedor , também conhecido como capacitor buffer , é um tipo especial de capacitor usado para suprimir picos de tensão em um circuito , reduzir a interferência eletromagnética e proteger dispositivos de comutação . Normalmente é conectado em série com um resistor e depois em paralelo ao dispositivo de comutação (como um IGBT, MOSFET ou tiristor) que precisa de proteção, ou através de um nó que sofre um pico de tensão.
Sua função principal não é fornecer energia, mas “absorver” ou “amortecer” a energia excessiva e momentânea prejudicial.

Características principais

As características de um capacitor amortecedor determinam seu desempenho e cenários aplicáveis. Suas principais características são as seguintes:

1. Capacidade de resistência de alta tensão e alta resistência de pulso

Ele deve ser capaz de suportar picos instantâneos de alta tensão muito superiores à tensão normal de operação do circuito.
Seu design e materiais permitem suportar pulsos de corrente repetidos e de alta intensidade sem danos.

2. Baixa indutância em série equivalente

Este é um dos parâmetros críticos de um capacitor amortecedor. Os picos de tensão mudam extremamente rapidamente e, se a indutância parasita do capacitor for muito grande, isso impedirá a rápida mudança na corrente, deixando de absorver o pico a tempo.

Para reduzir o ESL, os capacitores amortecedores normalmente empregam estruturas especiais, como:

Estruturas laminadas de película fina, como capacitores de filme de polipropileno, são os capacitores amortecedores comumente usados.

Pacote plano: Reduz a área do circuito de corrente, reduzindo assim a indutância.

Design de vários pinos: Fornece conexões internas paralelas, reduzindo ainda mais o ESL e a resistência em série equivalente.

3. Baixa resistência em série equivalente

Baixo ESR significa que o capacitor gera menos calor ao absorver energia, resultando em alta eficiência e longa vida útil.
Em aplicações de comutação de alta frequência, o aumento de temperatura causado pela ESR é uma das principais causas de falha do capacitor.

4. Alta estabilidade e longa vida útil

os capacitores amortecedores operam em ambientes elétricos agressivos e exigem estabilidade de temperatura, características de frequência e uma longa vida útil. Os capacitores de filme de polipropileno se destacam nesses aspectos.

5. Capacidade de resposta rápida

Ele pode responder rapidamente às mudanças de tensão no nível de nanossegundos e carregar e descarregar em tempo hábil.

Função central e princípio de funcionamento

Simplificando, um capacitor amortecedor utiliza a característica fundamental de que a tensão em um capacitor não pode mudar abruptamente.
Quando ocorre um pico de tensão: o capacitor fornece um caminho de baixa impedância, absorvendo (carregando) instantaneamente o excesso de carga gerado pelo pico, "achatando" assim o pico de tensão.

Umfter the voltage spike passes : o capacitor libera (descarrega) lentamente a energia armazenada através do resistor conectado em série com ele, dissipando a energia absorvida na forma de calor no resistor.

A função dos resistores em série:

Limite a corrente de descarga do capacitor para evitar a formação excessiva de corrente de partida no dispositivo de comutação quando ele estiver ligado.
O amortecimento pode ser obtido por um circuito ressonante LC que consiste em capacitores e indutância parasita de circuito para evitar oscilação.
Principais áreas de aplicação
Os capacitores amortecedores são amplamente utilizados em todos os circuitos eletrônicos de potência com ação de comutação rápida e cargas indutivas.

1. Troca de fonte de alimentação
Usado para absorver picos de tensão em transistores de comutação de energia, proteger MOSFETs ou IGBTs, reduzir ruído de comutação e melhorar a compatibilidade eletromagnética.

2. Drives de motor e conversores de frequência
Em uma ponte inversora, o excesso de tensão é conectado em paralelo com dispositivos de potência, como IGBTs, para suprimir o excesso de tensão durante a comutação, que é causado principalmente por cargas indutivas, como motores e indutâncias parasitas nas linhas. Isto é crucial para proteger módulos de energia caros.

3. Circuito de correção do fator de potência
Nos circuitos boost PFC, os circuitos buffer ajudam a suavizar a tensão nos nós de comutação, melhorando a eficiência e a confiabilidade.

4. Inversor/Conversor
Em equipamentos como inversores solares e UPS, é usado para proteger os principais dispositivos de comutação de energia e garantir a operação estável do sistema.

5. Aquecimento por indução
Essas aplicações envolvem alta frequência de comutação, alta potência e tensão e corrente extremamente altas, tornando os capacitores amortecedores um componente de proteção essencial.

6. Circuito de acionamento de laser semicondutor
Usado para suprimir picos e toques do pulso de corrente do inversor, garantindo a estabilidade e a vida útil da saída do laser.

7. Eletrônica Automotiva
Em controladores de motor de veículos elétricos/veículos híbridos e conversores DC-DC, o ambiente de trabalho é severo e os requisitos de confiabilidade são extremamente altos, portanto, capacitores amortecedores de alto desempenho são amplamente utilizados.

8. Fogão de indução
Umbsorbing the reverse peak voltage on the power transistor is a typical low-cost, high-reliability application.