Пассивный демпфер без потерь

Демпфер без потерь — это средство перенаправления энергии, содержащейся во всплесках или фронтах, и, по возможности, восстановления ее либо на входе, либо на выходе источника питания. Очень важно направить энергию в место, где она может быть использована, поскольку в противном случае она превратится в потери.
Переходной процесс размыкания ключа создает значительные всплески. Главной причиной такого всплеска является энергия, сохраненная в паразитных и фактических магнитных компонентах перед включением выходного выпрямителя. На протяжении периода прямого восстановления выпрямителя его цепь разомкнута, и сохраненная магнитная энергия создает большие перепады напряжения на всех узлах переменного тока.
В пассивном демпфере без потерь для выбора требуемого фронта используется диод. Крутое отношение dv/dt пропускается в разряженный конденсатор. Степень замедления фронта определяется емкостью этого демпферного конденсатора. После того как напряжение на конденсаторе сравнивает с напряжением по окончанию переходных процессов, энергия, перехваченная конденсатором, должна быть перенаправлена в нужное место до следующего цикла. Для каждой топологии разработаны особые демпферы без потерь, которые могут быть реализованы во множестве различных форм.

Традиционный демпфер

Традиционный демпфер использовался для удержания мощных биполярных транзисторов от состояний вторичного пробоя. Он также применим для уменьшения излучения электромагнитных помех путем управления отношением dv/dt выпрямителей с крутыми характеристиками обратного восстановления.Конструкция такого демпфера очень важна — если ее выполнить некорректно, то будет потеряно больше мощности, чем требуется. При этом проектирование демпфера базируется больше на эмпирических данных, чем на теоретическом подходе. Это связано с тем, что колебания, на которые должен воздействовать демпфер, генерируются, по большей части, существующими в схеме паразитными элементами. Демпфер следует разрабатывать после физического построения схем, то есть, необходимо построить первый макет печатной платы, трансформатор, ключ и выпрямители с тем, чтобы паразитные элементы были максимально подобны возникающим в конечном изделии.
Процесс эмпирического проектирования традиционного демпфера состоит из следующих шагов.
1. Измерение периода "звона" в не демпфированном сигнале.
2. Размещение высокочастотного конденсатора (керамического или пленочного) на первичной обмотке трансформатора, выпрямителя или другого элемента, который следует демпфировать. Определение емкости конденсатора, дающего период колебаний в три раза больше исходного периода (С0).

Демпферы

Демпферы (snubber) представляют собой пассивные цепи, которые задерживают повышение сигнала напряжения. Исторически сложилось так, что демпферы использовались для удержания силовых устройств в пределах области устойчивой работы при прямом и обратном смещении или для управления радиочастотным излучением от источника питания. Демпферы представляют собой, по существу, колеба-тельный контур с потерями (L-C-цепи с сопротивлением R). Их использование предоставило больше преимуществ, чем понесенных потерь. Полупроводниковые компоненты являются сегодня более долговечными, и потому традиционная потребность в RLC-демпфере для защиты значительно уменьшилась, однако время от времени демпфер все еще используют.
В области современных импульсных источников питания с большим КПД усилия инженеров направлены на восстановление энергии от цепей формирования сигналов и ее возвращение в цепи питания для дальнейшего использования. Здесь и приходят на помощь демпферы без потерь. Несмотря на то, что для современного импульсного источника питания важно максимально минимизировать потери, для полноты изложения рассмотрим устройство демпферов обоих типов.