Características y aplicaciones de los condensadores Snubber.

¿Qué es un condensador amortiguador?

un condensador amortiguador , también conocido como capacitor buffer , es un tipo especial de capacitor usado para suprimir picos de voltaje en un circuito , reducir la interferencia electromagnética y proteger los dispositivos de conmutación . Por lo general, se conecta en serie con una resistencia y luego en paralelo a través del dispositivo de conmutación (como un IGBT, MOSFET o tiristor) que necesita protección, o a través de un nodo que experimenta una sobretensión.
Su función principal no es proporcionar energía, sino "absorber" o "amortiguar" la energía dañina y excesiva momentáneamente.

Características clave

Las características de un condensador amortiguador determinan su rendimiento y los escenarios aplicables. Sus principales características son las siguientes:

1. Resistencia a alto voltaje y alta capacidad de resistencia a pulsos

Debe poder soportar picos instantáneos de alto voltaje que son mucho más altos que el voltaje de funcionamiento normal del circuito.
Su diseño y materiales le permiten soportar pulsos de corriente repetidos de alta intensidad sin sufrir daños.

2. Inductancia en serie equivalente baja

Este es uno de los parámetros críticos de un condensador amortiguador. Los picos de voltaje cambian extremadamente rápido, y si la inductancia parásita del capacitor es demasiado grande, obstaculizará el cambio rápido en la corriente, por lo que no podrá absorber el pico a tiempo.

Para reducir el ESL, los condensadores amortiguadores suelen emplear estructuras especiales, como:

Las estructuras laminadas de película delgada, como los condensadores de película de polipropileno, son los condensadores amortiguadores más utilizados.

Paquete plano: Reduce el área del bucle actual, reduciendo así la inductancia.

Diseño de múltiples pines: Proporciona conexiones internas paralelas, lo que reduce aún más el ESL y la resistencia en serie equivalente.

3. Baja resistencia en serie equivalente

Una ESR baja significa que el condensador genera menos calor al absorber energía, lo que resulta en una alta eficiencia y una larga vida útil.
En aplicaciones de conmutación de alta frecuencia, el aumento de temperatura causado por ESR es una de las principales causas de falla del capacitor.

4. Alta estabilidad y larga vida útil

Los condensadores amortiguadores funcionan en entornos eléctricos hostiles y requieren estabilidad de temperatura, características de frecuencia y una larga vida útil. Los condensadores de película de polipropileno destacan en estos aspectos.

5. Capacidad de respuesta rápida

Puede responder rápidamente a cambios de voltaje en el nivel de nanosegundos y cargarse y descargarse de manera oportuna.

Función central y principio de funcionamiento

En pocas palabras, un capacitor amortiguador utiliza la característica fundamental de que el voltaje a través de un capacitor no puede cambiar abruptamente.
Cuando se produce un pico de tensión: el condensador proporciona una ruta de baja impedancia, absorbiendo (cargando) instantáneamente el exceso de carga generado por el pico, "aplanando" así el pico de voltaje.

unfter the voltage spike passes : el condensador libera (descarga) lentamente la energía almacenada a través de la resistencia conectada en serie con él, disipando la energía absorbida en forma de calor en la resistencia.

La función de las resistencias en serie:

Limite la corriente de descarga del condensador para evitar que se forme una corriente de entrada excesiva en el dispositivo de conmutación cuando esté encendido.
La amortiguación se puede lograr mediante un circuito resonante LC que consta de condensadores y un circuito de inductancia parásita para evitar la oscilación.
Principales áreas de aplicación
Los condensadores amortiguadores se utilizan ampliamente en todos los circuitos electrónicos de potencia con acción de conmutación rápida y cargas inductivas.

1. Fuente de alimentación conmutada
Se utiliza para absorber picos de voltaje en transistores de conmutación de potencia, proteger MOSFET o IGBT, reducir el ruido de conmutación y mejorar la compatibilidad electromagnética.

2. Accionadores de motor y convertidores de frecuencia
En un puente inversor, el exceso de voltaje se conecta en paralelo con dispositivos de potencia como los IGBT para suprimir el exceso de voltaje durante la conmutación, que es causado principalmente por cargas inductivas como motores e inductancia parásita en las líneas. Esto es crucial para proteger los costosos módulos de potencia.

3. Circuito de corrección del factor de potencia
En los circuitos de refuerzo PFC, los circuitos buffer ayudan a suavizar el voltaje en los nodos de conmutación, mejorando la eficiencia y la confiabilidad.

4. Inversor/Convertidor
En equipos como inversores solares y UPS, se utiliza para proteger los principales dispositivos de conmutación de energía y garantizar un funcionamiento estable del sistema.

5. Calentamiento por inducción
Estas aplicaciones implican una alta frecuencia de conmutación, alta potencia y tensiones de tensión y corriente extremadamente altas, lo que convierte a los condensadores amortiguadores en un componente protector esencial.

6. Circuito de conducción láser semiconductor
Se utiliza para suprimir picos y zumbidos del pulso de corriente de accionamiento, lo que garantiza la estabilidad y la vida útil de la salida del láser.

7. Electrónica automotriz
En los controladores de motores de vehículos eléctricos/híbridos y en los convertidores CC-CC, el entorno de trabajo es duro y los requisitos de confiabilidad son extremadamente altos, por lo que se utilizan ampliamente condensadores amortiguadores de alto rendimiento.

8. Cocina de inducción
unbsorbing the reverse peak voltage on the power transistor is a typical low-cost, high-reliability application.