Bei der Berechnung der Elemente einer Überspannungsschutzschaltung müssen die Eigenschaften der Last und des zu schützenden Schaltgeräts berücksichtigt werden. Typischerweise besteht eine Überspannungsschutzschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator, die in Reihe oder parallel geschaltet sind. Der Widerstand begrenzt die Spitzenspannung am Schaltgerät bei Ausschaltvorgängen, während der Kondensator dabei hilft, Übergangsenergie zu absorbieren und Spannungsspitzen zu unterdrücken. Die Werte dieser Elemente hängen von Faktoren wie den maximalen Spannungs- und Stromwerten der Last, der Schaltgeschwindigkeit des Geräts und dem gewünschten Schutzniveau gegen Spannungsspitzen und elektromagnetische Störungen (EMI) ab.
Um eine Überspannungsschutzschaltung zu berechnen, ermitteln Sie zunächst die Spitzenspannungs- und Stromwerte der Last sowie die Eigenschaften des Schaltgeräts (z. B. eines Triacs). Berechnen Sie als Nächstes die Verlustenergie bei Schaltvorgängen und die erwarteten Spannungsspitzen. Wählen Sie auf der Grundlage dieser Informationen geeignete Werte für den Widerstand und den Kondensator aus, um eine wirksame Dämpfung von Spannungsspitzen und Schutz des Triacs vor Überspannungsbedingungen zu gewährleisten. Auch praktische Überlegungen wie die Verfügbarkeit und die Kosten der Komponenten beeinflussen die Wahl der Snubber-Schaltungselemente.
Zu den Elementen einer Überspannungsschutzschaltung gehören typischerweise ein Widerstand und ein Kondensator. Der Widerstand wird ausgewählt, um die Spitzenspannung am Schaltgerät (z. B. einem Triac) bei Ausschaltvorgängen zu begrenzen und Energie abzuleiten. Es ist wichtig, einen Widerstand mit ausreichender Belastbarkeit auszuwählen, um der Verlustleistung ohne Überhitzung standzuhalten. Der Kondensator wird auf der Grundlage seines Kapazitätswerts ausgewählt, um eine wirksame Filterung von Hochfrequenzrauschen und eine Unterdrückung von Transienten zu gewährleisten. Die Kombination dieser Elemente bildet ein Snubber-Netzwerk, das die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit des Schaltgeräts verbessert, indem es die Belastung während der Schaltvorgänge reduziert.
Die Berechnung einer Überspannungsschutzschaltung für einen Triac erfordert aufgrund der bidirektionalen Schaltcharakteristik des Triacs und seiner Anwendung in Wechselstromkreisen besondere Überlegungen. Die Überspannungsschutzschaltung für einen Triac umfasst typischerweise einen Widerstand in Reihe mit einem Kondensator, der über die Hauptanschlüsse des Triac geschaltet ist. Der Widerstand begrenzt die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung (dv/dt) am Triac während der Ein- und Ausschaltübergänge, während der Kondensator dabei hilft, Energie zu absorbieren und Spannungsspitzen zu unterdrücken. Die Werte dieser Komponenten werden basierend auf den Datenblattspezifikationen des Triacs, den Eigenschaften der Last und dem gewünschten Grad an EMI-Unterdrückung und Schutz vor Spannungstransienten ausgewählt.
Die typischen Werte der Komponenten einer Überspannungsschutzschaltung (Widerstand und Kondensator) können je nach Anwendung und den spezifischen Anforderungen an die Unterdrückung von Spannungsspitzen und die Reduzierung elektromagnetischer Störungen variieren. Im Allgemeinen liegen die in Überspannungsschutzschaltungen für die Leistungselektronik verwendeten Widerstände in der Regel im Bereich von mehreren zehn bis mehreren hundert Ohm, wobei die Leistungswerte für die Ableitung von Schaltenergie ohne Überhitzung geeignet sind. Kondensatoren in Snubber-Schaltkreisen können im Nanofarad- bis Mikrofarad-Bereich liegen und werden auf der Grundlage ihres Kapazitätswerts ausgewählt, um hochfrequentes Rauschen und transiente Spannungen wirksam zu filtern. Die genauen Werte werden durch Berechnungen oder Simulationen unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften des Schaltgeräts und der von ihm gesteuerten Last ermittelt.