Turn Off Snubber Devresi

Endorfin35+

Kayıtsız Üye
Staff member
Katılım
1 Mayıs 2020
Mesajlar
2,730
Bu konu altında Turn off snubber devresinin neden gerekli olduğunu ve devrenin nasıl kurularak bileşen değerlerinin tespiti konusunu aktarmaya çalışacağım.
Öncelikle bu konuda acemi olduğumu belirteyim. Hatam olabilir. Konu hakkında tecrübesi olan arkadaşların hatam var ise düzeltmesini rica ederim.

1612203508252.png


Falstad : link

Devrede S1anahtarı ile mosfet kesime sokulduğunda mosfet uçlarındaki gerilim çok ani bir şekilde besleme voltajı seviyesine yükseliyor. Bu değişimin çok hızlı olması nedeni ile (muhtemelen kaçak endüktanslar) bobin üzerindeki enerjiyi diyot ile sönümlememize rağmen anlık olarak iğne puls şeklinde besleme geriliminin 5-10 kat fazlasın sıçramalar yaşanabiliyor. Bu iğne puls şeklindeki sıçramalar mosfetin dayanma gerilimini aştığı anda mosfet zarar görüyor.

Çözüm Mosfet uçlarındaki gerilimin ani yükselmesini yavaşlatarak belli bir değeri aşmasını önlemek. Bunun için kullanılan devre rcd snubber devresi.

Devremiz şu şekilde;

1612204209525.png


Falstad : Link

Normal şartlarda mosfet iletimde iken S ucunda yaklaşık 0 volt kesimde iken 22V gerilim oluşuyor. kesim sırasında gerilim 0-22V arasında çok hızlı değiştiği için gerilim anlık olarak 22V seviyesinden çok daha yüksek seviyelere ulaşabiliyor.

Eklediğimiz snubber devresi sayesinde mosfet kesime gittiği zaman Snubber kondansatörü şarj oluncaya kadar mosfet uçlarındaki gerilim değişimi yavaşlatılıyor ve sınırlandırılıyor.

Durumu irdeleyelim.

1612205340962.png


Snubber yok iken;

1. Mosfet iletimde boboin üzerinden 10A geçiyor.

2. Mosfet kesime girdi. 10A boboin akımı kesintisiz şekilde devam etmek istiyor ve ters diyot üzerinden yoluna devam ediyor. Burda dikkat edilmesi gereken nokta bu durumu mümkün kılan bobin uclarında gerilimin anında yön değiştirmesidir. Zanten bu anlık değişim mosfet uçlarındaki geriliminde anında değişmesine neden olur.



1612206095645.png



Snubber Devresi var iken;

1. Mosfet iletimde ve devreden 10A akım akıyor.

2. Mosfet kesime girdi. Akım sonubber devresine akmaya devam ediyor (yukarıdaki resim sol). Bu esnada mosfet uçlarındaki gerilim yavaş bir şekilde yükseliyor. (Yavaş derken aslında yine hızlı ama sorun çıkarmayacak şekilde)

3. Kondansatör şarj olduktan sonra üstteki diyot iletime geçerek kesim işlemi tamamlanıyor. Snubber devresi geçişi yumuşatarak görevini yapmış olur.

Bir iki ufak detay : Snubber kondansatörü şarj olurken akım devresindeki seri diyot üzerinden akıyor. Kesime giderken kondansatör şarj oluyor ve sonra akımı kesiliyor bu nedenle kesim süresi boyunca kondansatör dolu kalıyor. Mosfet tekrar iletime geçtiğinde kondansatör üzerindeki gerilim bu sefer devresindeki seri direnç üzerinden sonrasında mosfet üzerinden gnd ye dönerek deşarj oluyor.


Direnç Diyot ve kondansatör değerleri ne olmalı?


Bu değerleri tespit etmek için öncelike mosfetin açma kapama hızını tespit etmeliyiz. Rastgele bir mosfet seçiyorum....irfz44

1612206892146.png


Datasheet ten total gate charge değerine ihtiyacımız var. 63nC

mosfetin gate ucuna 20R üzerinden 10V uyguladığımızı varsayıyorum.

I=V/R , I = 10/20 = 0,5 A gate akımı (sink) (en fazla) hesaplıyorum.

off time = Qg / Ig =63nC / 0,5A = 126ns hesaplıyorum.

1612207361962.png


Datasheete dönüp timinglere baktığımda bu değerin mümkün olduğunu görüyorum.

Mosfet tarafı ile işimiz bitti 126ns kapatma zamanımız var. (Direnç biraz küçük oldu sanki ama değerlere takılmayalım atıyorum değerleri)



Devremize dönelim;

bara gerilimimiz 22V idi. mosfet kesime gittiğinde uçlarındaki gerilim 22v (0,7 diyottan) seviyesine ve belkide iğne puls yüzünden çok daha yüksek seviyelere ulaşacaktı. Bu arada seçtiğimiz mozfet 55V a kadar dayanıyormuş.

1612207695885.png


Kesim sırasında mosfet uçlarındaki gerilimin kaç ile sınırlı olması gerektiğini belirliyoruz. Seçim bize ait. Ben 30V olarak seçiyorum. Gerilim yükselse de 30V u aşmasın.


Kondansatör değeri için formülümüz şöyle ;

1612207940115.png

V' : 30V (seçtiğimiz değer)

Cs= 10A x (126ns x 10^-9) / 2 x 30 = 21nf Hesaplanır. Bir büyük değer olan 22nf standart değer seçilir.



Direnç değerini hesaplamak için mosfetin iletimde kaldığı minumum süreyi bilmek gerekir. Bu süre içerisinde kondansatör direnç üzerinden deşarj olmalıdır.

mosfetin 10us boyunca iletimde olduğunu kabul edelim. Kondansatör bu süre içerisinde deşarj olmalı. Kondansatör tam şarj/deşarj sabiti 5RC olmasına rağmen bu uygulamada 3RC olarak alıyoruz.

O halde ;

3 x R x C =< (10us x 10^-9)
R =< (10us x 10^-9) / (3 x ( 21 x 10^-9)
R =< 0,15R

R = 0R1 Seçilir.

Diyot Seçimi;

Seçilecek olan diyot kondansatörün şarj süresi boyunca devre akımına dayanacak şekilde ve bara voltajndan yüksek dayanma gerilimine sahip olmalıdır. Emin değilim ama 4148 veya 4007 uygun görünüyor.

Evet sanıyorum bu kadar....
 

Ekler

  • 1612205910552.png
    1612205910552.png
    27 KB · Görüntüleme: 113

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
Birinci falstad simulasyonunda yüksek voltajlı iğne pals görünmüyor, herhalde falstad o ayrıntıda simulasyon yapamıyor.
 

Gokrtl

Gökhan Kartal
Staff member
Katılım
27 Şubat 2019
Mesajlar
7,855
Bu konu altında Turn off snubber devresinin neden gerekli olduğunu ve devrenin nasıl kurularak bileşen değerlerinin tespiti konusunu aktarmaya çalışacağım.
Öncelikle bu konuda acemi olduğumu belirteyim. Hatam olabilir. Konu hakkında tecrübesi olan arkadaşların hatam var ise düzeltmesini rica ederim.

7895 eklentisine bak

Falstad : link

Devrede S1anahtarı ile mosfet kesime sokulduğunda mosfet uçlarındaki gerilim çok ani bir şekilde besleme voltajı seviyesine yükseliyor. Bu değişimin çok hızlı olması nedeni ile (muhtemelen kaçak endüktanslar) bobin üzerindeki enerjiyi diyot ile sönümlememize rağmen anlık olarak iğne puls şeklinde besleme geriliminin 5-10 kat fazlasın sıçramalar yaşanabiliyor. Bu iğne puls şeklindeki sıçramalar mosfetin dayanma gerilimini aştığı anda mosfet zarar görüyor.

Çözüm Mosfet uçlarındaki gerilimin ani yükselmesini yavaşlatarak belli bir değeri aşmasını önlemek. Bunun için kullanılan devre rcd snubber devresi.

Devremiz şu şekilde;

7896 eklentisine bak

Falstad : Link

Normal şartlarda mosfet iletimde iken S ucunda yaklaşık 0 volt kesimde iken 22V gerilim oluşuyor. kesim sırasında gerilim 0-22V arasında çok hızlı değiştiği için gerilim anlık olarak 22V seviyesinden çok daha yüksek seviyelere ulaşabiliyor.

Eklediğimiz snubber devresi sayesinde mosfet kesime gittiği zaman Snubber kondansatörü şarj oluncaya kadar mosfet uçlarındaki gerilim değişimi yavaşlatılıyor ve sınırlandırılıyor.

Durumu irdeleyelim.

7898 eklentisine bak

Snubber yok iken;

1. Mosfet iletimde boboin üzerinden 10A geçiyor.

2. Mosfet kesime girdi. 10A boboin akımı kesintisiz şekilde devam etmek istiyor ve ters diyot üzerinden yoluna devam ediyor. Burda dikkat edilmesi gereken nokta bu durumu mümkün kılan bobin uclarında gerilimin anında yön değiştirmesidir. Zanten bu anlık değişim mosfet uçlarındaki geriliminde anında değişmesine neden olur.



7900 eklentisine bak


Snubber Devresi var iken;

1. Mosfet iletimde ve devreden 10A akım akıyor.

2. Mosfet kesime girdi. Akım sonubber devresine akmaya devam ediyor (yukarıdaki resim sol). Bu esnada mosfet uçlarındaki gerilim yavaş bir şekilde yükseliyor. (Yavaş derken aslında yine hızlı ama sorun çıkarmayacak şekilde)

3. Kondansatör şarj olduktan sonra üstteki diyot iletime geçerek kesim işlemi tamamlanıyor. Snubber devresi geçişi yumuşatarak görevini yapmış olur.

Bir iki ufak detay : Snubber kondansatörü şarj olurken akım devresindeki seri diyot üzerinden akıyor. Kesime giderken kondansatör şarj oluyor ve sonra akımı kesiliyor bu nedenle kesim süresi boyunca kondansatör dolu kalıyor. Mosfet tekrar iletime geçtiğinde kondansatör üzerindeki gerilim bu sefer devresindeki seri direnç üzerinden sonrasında mosfet üzerinden gnd ye dönerek deşarj oluyor.


Direnç Diyot ve kondansatör değerleri ne olmalı?


Bu değerleri tespit etmek için öncelike mosfetin açma kapama hızını tespit etmeliyiz. Rastgele bir mosfet seçiyorum....irfz44

7905 eklentisine bak

Datasheet ten total gate charge değerine ihtiyacımız var. 63nC

mosfetin gate ucuna 20R üzerinden 10V uyguladığımızı varsayıyorum.

I=V/R , I = 10/20 = 0,5 A gate akımı (sink) (en fazla) hesaplıyorum.

off time = Qg / Ig =63nC / 0,5A = 126ns hesaplıyorum.

7906 eklentisine bak

Datasheete dönüp timinglere baktığımda bu değerin mümkün olduğunu görüyorum.

Mosfet tarafı ile işimiz bitti 126ns kapatma zamanımız var. (Direnç biraz küçük oldu sanki ama değerlere takılmayalım atıyorum değerleri)



Devremize dönelim;

bara gerilimimiz 22V idi. mosfet kesime gittiğinde uçlarındaki gerilim 22v (0,7 diyottan) seviyesine ve belkide iğne puls yüzünden çok daha yüksek seviyelere ulaşacaktı. Bu arada seçtiğimiz mozfet 55V a kadar dayanıyormuş.

7907 eklentisine bak

Kesim sırasında mosfet uçlarındaki gerilimin kaç ile sınırlı olması gerektiğini belirliyoruz. Seçim bize ait. Ben 30V olarak seçiyorum. Gerilim yükselse de 30V u aşmasın.


Kondansatör değeri için formülümüz şöyle ;

7908 eklentisine bak
V' : 30V (seçtiğimiz değer)

Cs= 10A x (126ns x 10^-9) / 2 x 30 = 21nf Hesaplanır. Bir büyük değer olan 22nf standart değer seçilir.



Direnç değerini hesaplamak için mosfetin iletimde kaldığı minumum süreyi bilmek gerekir. Bu süre içerisinde kondansatör direnç üzerinden deşarj olmalıdır.

mosfetin 10us boyunca iletimde olduğunu kabul edelim. Kondansatör bu süre içerisinde deşarj olmalı. Kondansatör tam şarj/deşarj sabiti 5RC olmasına rağmen bu uygulamada 3RC olarak alıyoruz.

O halde ;

3 x R x C =< (10us x 10^-9)
R =< (10us x 10^-9) / (3 x ( 21 x 10^-9)
R =< 0,15R

R = 0R1 Seçilir.

Diyot Seçimi;

Seçilecek olan diyot kondansatörün şarj süresi boyunca devre akımına dayanacak şekilde ve bara voltajndan yüksek dayanma gerilimine sahip olmalıdır. Emin değilim ama 4148 veya 4007 uygun görünüyor.

Evet sanıyorum bu kadar....
İçinden eğitimci bir ruh çıktı. Seni wiki projemize makale yazarı olmaya davet ediyorum :D
 

Endorfin35+

Kayıtsız Üye
Staff member
Katılım
1 Mayıs 2020
Mesajlar
2,730
İçinden eğitimci bir ruh çıktı. Seni wiki projemize makale yazarı olmaya davet ediyorum :D
Yak be yav öyle değil. Anlayasıya kadar zorlandığım bazı şeyleri paylaşıyorum. Başkaları da zorlanmasın diye. 40 tane kaynak okuyorum. Nasıl bir akademisyenlik ise herkes türevi integrali dayıyor konuya... Anlatım var ama sadece konuyu bilen kişinin anlayacağı şekilde... :cheeky2: Sen anlama kendini salak hisset... Nasıl bir ego dur yahu...

Neyse wiki yemez abi :)
 
Katılım
13 Şubat 2021
Mesajlar
11
Bu konu altında Turn off snubber devresinin neden gerekli olduğunu ve devrenin nasıl kurularak bileşen değerlerinin tespiti konusunu aktarmaya çalışacağım.
Öncelikle bu konuda acemi olduğumu belirteyim. Hatam olabilir. Konu hakkında tecrübesi olan arkadaşların hatam var ise düzeltmesini rica ederim.

7895 eklentisine bak

Falstad : link

Devrede S1anahtarı ile mosfet kesime sokulduğunda mosfet uçlarındaki gerilim çok ani bir şekilde besleme voltajı seviyesine yükseliyor. Bu değişimin çok hızlı olması nedeni ile (muhtemelen kaçak endüktanslar) bobin üzerindeki enerjiyi diyot ile sönümlememize rağmen anlık olarak iğne puls şeklinde besleme geriliminin 5-10 kat fazlasın sıçramalar yaşanabiliyor. Bu iğne puls şeklindeki sıçramalar mosfetin dayanma gerilimini aştığı anda mosfet zarar görüyor.

Çözüm Mosfet uçlarındaki gerilimin ani yükselmesini yavaşlatarak belli bir değeri aşmasını önlemek. Bunun için kullanılan devre rcd snubber devresi.

Devremiz şu şekilde;

7896 eklentisine bak

Falstad : Link

Normal şartlarda mosfet iletimde iken S ucunda yaklaşık 0 volt kesimde iken 22V gerilim oluşuyor. kesim sırasında gerilim 0-22V arasında çok hızlı değiştiği için gerilim anlık olarak 22V seviyesinden çok daha yüksek seviyelere ulaşabiliyor.

Eklediğimiz snubber devresi sayesinde mosfet kesime gittiği zaman Snubber kondansatörü şarj oluncaya kadar mosfet uçlarındaki gerilim değişimi yavaşlatılıyor ve sınırlandırılıyor.

Durumu irdeleyelim.

7898 eklentisine bak

Snubber yok iken;

1. Mosfet iletimde boboin üzerinden 10A geçiyor.

2. Mosfet kesime girdi. 10A boboin akımı kesintisiz şekilde devam etmek istiyor ve ters diyot üzerinden yoluna devam ediyor. Burda dikkat edilmesi gereken nokta bu durumu mümkün kılan bobin uclarında gerilimin anında yön değiştirmesidir. Zanten bu anlık değişim mosfet uçlarındaki geriliminde anında değişmesine neden olur.



7900 eklentisine bak


Snubber Devresi var iken;

1. Mosfet iletimde ve devreden 10A akım akıyor.

2. Mosfet kesime girdi. Akım sonubber devresine akmaya devam ediyor (yukarıdaki resim sol). Bu esnada mosfet uçlarındaki gerilim yavaş bir şekilde yükseliyor. (Yavaş derken aslında yine hızlı ama sorun çıkarmayacak şekilde)

3. Kondansatör şarj olduktan sonra üstteki diyot iletime geçerek kesim işlemi tamamlanıyor. Snubber devresi geçişi yumuşatarak görevini yapmış olur.

Bir iki ufak detay : Snubber kondansatörü şarj olurken akım devresindeki seri diyot üzerinden akıyor. Kesime giderken kondansatör şarj oluyor ve sonra akımı kesiliyor bu nedenle kesim süresi boyunca kondansatör dolu kalıyor. Mosfet tekrar iletime geçtiğinde kondansatör üzerindeki gerilim bu sefer devresindeki seri direnç üzerinden sonrasında mosfet üzerinden gnd ye dönerek deşarj oluyor.


Direnç Diyot ve kondansatör değerleri ne olmalı?


Bu değerleri tespit etmek için öncelike mosfetin açma kapama hızını tespit etmeliyiz. Rastgele bir mosfet seçiyorum....irfz44

7905 eklentisine bak

Datasheet ten total gate charge değerine ihtiyacımız var. 63nC

mosfetin gate ucuna 20R üzerinden 10V uyguladığımızı varsayıyorum.

I=V/R , I = 10/20 = 0,5 A gate akımı (sink) (en fazla) hesaplıyorum.

off time = Qg / Ig =63nC / 0,5A = 126ns hesaplıyorum.

7906 eklentisine bak

Datasheete dönüp timinglere baktığımda bu değerin mümkün olduğunu görüyorum.

Mosfet tarafı ile işimiz bitti 126ns kapatma zamanımız var. (Direnç biraz küçük oldu sanki ama değerlere takılmayalım atıyorum değerleri)



Devremize dönelim;

bara gerilimimiz 22V idi. mosfet kesime gittiğinde uçlarındaki gerilim 22v (0,7 diyottan) seviyesine ve belkide iğne puls yüzünden çok daha yüksek seviyelere ulaşacaktı. Bu arada seçtiğimiz mozfet 55V a kadar dayanıyormuş.

7907 eklentisine bak

Kesim sırasında mosfet uçlarındaki gerilimin kaç ile sınırlı olması gerektiğini belirliyoruz. Seçim bize ait. Ben 30V olarak seçiyorum. Gerilim yükselse de 30V u aşmasın.


Kondansatör değeri için formülümüz şöyle ;

7908 eklentisine bak
V' : 30V (seçtiğimiz değer)

Cs= 10A x (126ns x 10^-9) / 2 x 30 = 21nf Hesaplanır. Bir büyük değer olan 22nf standart değer seçilir.



Direnç değerini hesaplamak için mosfetin iletimde kaldığı minumum süreyi bilmek gerekir. Bu süre içerisinde kondansatör direnç üzerinden deşarj olmalıdır.

mosfetin 10us boyunca iletimde olduğunu kabul edelim. Kondansatör bu süre içerisinde deşarj olmalı. Kondansatör tam şarj/deşarj sabiti 5RC olmasına rağmen bu uygulamada 3RC olarak alıyoruz.

O halde ;

3 x R x C =< (10us x 10^-9)
R =< (10us x 10^-9) / (3 x ( 21 x 10^-9)
R =< 0,15R

R = 0R1 Seçilir.

Diyot Seçimi;

Seçilecek olan diyot kondansatörün şarj süresi boyunca devre akımına dayanacak şekilde ve bara voltajndan yüksek dayanma gerilimine sahip olmalıdır. Emin değilim ama 4148 veya 4007 uygun görünüyor.

Evet sanıyorum bu kadar....

Merhabalar,
Direnç hesaplamaları yapılırken 10us hesaplamalarda 10 nano saniye gibi alınmış. Bu sebepten direnç çok düşük çıkmış.
Atladığım bir nokta mı var? yoksa hesaplamalarda yanlış mı var?
 

Endorfin35+

Kayıtsız Üye
Staff member
Katılım
1 Mayıs 2020
Mesajlar
2,730
Örnek olması için değerleri atarak yapmıştım hesapları. Gözden kaçmış. Neyse önemli olan yöntem... Bende o zamanlar kendi devreme uyguladım çok şükür o zamandan beri mosfet bozma derdinden kurtuldum. Faydalı olmasına sevindim. Başarılar...
 

zaten

Yeni Üye
Katılım
23 Aralık 2021
Mesajlar
2
Örnek olması için değerleri atarak yapmıştım hesapları. Gözden kaçmış. Neyse önemli olan yöntem... Bende o zamanlar kendi devreme uyguladım çok şükür o zamandan beri mosfet bozma derdinden kurtuldum. Faydalı olmasına sevindim. Başarılar...
Selamlar acaba bu snuber devresini H bridge eviriciye nasıl uyarlarız
 
Top