스너버

스너버(snubber)는 전기 시스템의 전압 과도 현상, 유체 시스템의 압력 과도 현상(예: 수격 현상으로 발생) 또는 기계 시스템의 과도한 힘이나 빠른 움직임과 같은 현상을 억제("스너브")하는 데 사용되는 장치이다.

 전기 시스템 
스너버는 유도성 부하가 있는 전기 시스템에서 전류 흐름이 갑자기 중단되어 큰 역기전력이 발생할 때 자주 사용된다. 이는 패러데이의 법칙에 따라 전류의 변화에 반대하여 전류 스위칭 장치에 걸리는 전압이 상승하는 현상이다. 이러한 과도 현상은 다른 회로에서 전자기 간섭(EMI)의 원인이 될 수 있다. 또한 장치에 걸리는 전압이 장치가 견딜 수 있는 범위를 초과하면 장치를 손상시키거나 파괴할 수 있다. 스너버는 전류 스위칭 장치 주위에 단기적인 대체 전류 경로를 제공하여 유도성 요소가 안전하게 방전될 수 있도록 한다. 유도성 요소는 길고/또는 구불구불한 전선과 같은 물리적 회로에 의해 암시되는 전류 루프에서 발생하는 비의도적인 경우가 많다. 전류 스위칭은 어디에나 있지만, 스너버는 일반적으로 전원 공급 장치와 같이 주요 전류 경로가 전환되는 곳에서만 필요하다. 스너버는 또한 계전기 및 스위치 접점에서 아크 발생, 전기적 간섭 또는 접점의 용접을 방지하는 데 자주 사용된다(아크 억제도 참조).

 저항기-축전기 (RC)  
섬네일|RC 스너버 회로도
섬네일|RC 스너버
섬네일|저항기-축전기-다이오드 (RCD) 스너버가 있는 플라이백 컨버터 회로도

간단한 RC 스너버는 작은 저항 (R)과 작은 축전기 (C)를 직렬로 연결하여 사용한다. 이 조합은 사이리스터에 걸리는 전압의 급격한 상승을 억제하여 사이리스터의 오작동을 방지하는 데 사용될 수 있다. 이는 사이리스터에 걸리는 전압 상승률(  )을 사이리스터를 트리거하지 않는 값으로 제한함으로써 작동한다. 적절하게 설계된 RC 스너버는 DC 또는 AC 부하와 함께 사용할 수 있다. 이러한 종류의 스너버는 유도성 부하(예: 전동기)에 일반적으로 사용된다. 축전기에 걸리는 전압은 즉시 변할 수 없으므로, 스위치가 열릴 때 스위치에 걸리는 전압이 더 천천히 증가하도록 잠시 동안 감소하는 과도 전류가 흐른다. 과도 파형의 특성으로 인해 전압 정격을 결정하기 어려울 수 있으며, 스너버 구성 요소의 전력 등급과 적용 분야에 의해 간단히 정의될 수 있다. RC 스너버는 개별적으로 만들 수도 있고 단일 구성 요소로 만들 수도 있다(또한 부셰로 셀 참조).

 다이오드 

전류가 DC일 때, 간단한 정류 다이오드가 스너버로 자주 사용된다.; 다이오드는 트랜지스터 드라이버를 과전압으로부터 보호한다. 스너버 다이오드는 유도성 부하(예: 계전기 코일 또는 전동기)와 병렬로 연결된다. 다이오드는 정상 조건에서 전도되지 않도록 설치된다. 외부 구동 전류가 중단되면 인덕터 전류가 대신 다이오드를 통해 흐른다. 인덕터의 저장된 에너지는 다이오드 전압 강하와 인덕터 자체의 저항에 의해 점진적으로 소산된다. 스너버로 간단한 정류 다이오드를 사용하는 한 가지 단점은 다이오드가 전류를 한동안 계속 흐르게 하여 인덕터가 원하는 것보다 약간 더 오래 활성 상태를 유지하게 한다는 것이다. 이러한 스너버가 계전기에 사용될 때, 이 효과는 액추에이터의 드롭아웃 또는 분리에서 상당한 지연을 유발할 수 있다.

다이오드는 구동 전류가 중단될 때 즉시 순방향 전도 모드로 들어가야 한다. 대부분의 일반 다이오드, 심지어 "느린" 전력 실리콘 다이오드도 매우 빠르게 켜질 수 있으며,cliftonlaboratories.com 느린 역회복 시간과는 대조적이다. 이들은 계전기 및 모터와 같은 전기 기계 장치를 스너빙하는 데 충분하다.

특정 스위칭 전압 조정기와 같이 스위칭이 10 나노초보다 빠른 고속의 경우, "고속", "초고속" 또는 쇼트키 다이오드가 필요할 수 있다.cds.linear.com

 저항기-축전기-다이오드 
더 정교한 설계는 RC 네트워크와 함께 다이오드를 사용한다.: "R-C-D 네트워크는 최적의 접점 보호를 제공하지만, 다른 방법보다 비싸고 AC 회로에서는 사용할 수 없다."

 고체 소자 
일부 DC 회로에서는 저렴한 금속 산화물로 만든 배리스터인 금속 산화물 배리스터(MOV)가 사용된다.

이들은 두 개의 역직렬 실리콘 제너 다이오드처럼 단극 또는 양극일 수 있지만, 낙뢰 보호와 같은 최대 정격 줄 에너지 흡수 후 약 12회 정도 마모되는 경향이 있지만 낮은 에너지에 적합하다.

이제 반도체의 직렬 저항 (Rs)이 낮아지면서 일반적으로 과도 전압 억제기(TVS) 또는 서지 보호 장치(SPD)라고 불린다.

과도 전압 억제기(TVS)는 간단한 다이오드 대신 사용될 수 있다. 코일 다이오드 클램프는 릴레이를 더 느리게 끄고 (  ) 따라서 스너버도 필요한 모터 부하가 있는 경우 접점 아크를 증가시킨다. 다이오드 클램프는 단방향 모터가 정지할 때 잘 작동하지만, 양방향 모터의 경우 양극 TVS가 사용된다.

더 높은 전압의 제너와 유사한 TVS는 전압이 클램프 수준으로 상승하는 동안 R이 더 높기 때문에 간단한 정류 다이오드 클램프보다 릴레이를 더 빠르게 열 수 있다. 접지에 연결된 제너 다이오드는 제너의 항복 전압을 초과하는 양의 과도 현상으로부터 보호하고, 일반적인 순방향 다이오드 강하보다 큰 음의 과도 현상으로부터 보호한다.

과도 전압 억제 다이오드는 과전압에 의해 트리거된 후 더 긴 시간 동안 낮은 전압 강하를 위해 달링턴 트랜지스터처럼 클램프하는 실리콘 제어 정류기(SCR)와 같다.

AC 회로에서는 정류 다이오드 스너버를 사용할 수 없다. 간단한 RC 스너버가 적절하지 않으면 더 복잡한 양방향 스너버 설계를 사용해야 한다.

 기계 및 유압 시스템 

파이프 및 장비용 스너버는 지진, 터빈 트립, 안전 밸브 폐쇄, 릴리프 밸브 폐쇄 또는 유압 퓨즈 폐쇄와 같은 비정상적인 조건에서 움직임을 제어하는 데 사용된다. 스너버는 정상 조건에서는 구성 요소의 자유로운 열적 움직임을 허용하지만, 비정상적인 조건에서는 구성 요소를 제어한다.Hydraulic & Mechanical Snubbers Piping Technology & Products, (retrieved February 2012 유압 스너버는 정상 작동 조건에서 파이프의 처짐을 허용한다. 충격 하중을 받으면 스너버가 활성화되어 파이프 움직임을 제한하는 역할을 한다.Hydraulic Snubber Piping Technology & Products,(retrieved January 2012) 기계식 스너버는 기계적 수단을 사용하여 구속 힘을 제공한다.Snubbers: A General Overview Piping Technology & Products, (retrieved February 2012)

 같이 보기 
 분류기 (전기)
 과도 전압 억제 다이오드

 각주 

 추가 자료 

 외부 링크 
 RC 스너버 설계 - NXP 애플리케이션 노트

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