Snubber-Shunts können beispielsweise als Teil einer erweiterten Schutzbeschaltung für die Halbleiter in vielen AC/DC-Convertern von 48-V-Mild-Hybridfahrzeugen (MHEV) eingesetzt werden.

Bild: iStock, Sefa kart

Spannungsspitzen dämpfen So schützt ein Snubber-Shunt sensible Elektronikkomponenten

12.04.2022

Bei schnellen Schaltvorgängen in Leistungselektroniken, wie im Automotive-Bereich, können durch Spannungsspitzen Induktivitäten entstehen, die nachgeschaltete und empfindliche Komponenten im Stromkreis beschädigen oder zerstören können. Um diese Spannungsspitzen zu dämpfen, lässt sich ein sogenannter RC-Snubber-Shunt einsetzen, der die überschüssige Energie nach außen ableitet.

Ein RC-Glied besteht aus einem Widerstand (R), und einem Kondensator (C), die in Reihe geschaltet sind. Der Widerstand dient dazu, durch den Kondensator abgeführte Energie in Wärme umzusetzen. Snubber finden Anwendung in Verbindung mit Leistungsrelais, Schützen, Thyristoren/Triacs, IGBTs, MOSFETs oder Bipolartransistoren. Speziell IGBTs, Triacs und MOSFETs werden eingesetzt, um Motoren präzise zu steuern. Um dies zu gewährleisten, sind sehr schnelle Schaltvorgänge der IGBTs und MOSFETs nötig.

Niederohmiger Snubber-Shunt

Ein von Isabellenhütte entwickelter Snubber-Shunt, SMT-V, hat mit 17,5 mOhm einen niedrigen Widerstandswert und eine sehr kompakte Bauform im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen. Er basiert auf dem bestehenden Strommesswiderstand SMT, der aufgrund seiner großen CU-Schenkel eine sehr gute Wärmeabfuhr aus dem jeweiligen Bauteil ermöglicht und bereits über eine hohe Pulsbelastbarkeit und Langzeitstabilität verfügt.

Aufbau und Material wurden beim neuen SMT-V jedoch so angepasst, dass sie dieser Pulsbelastung noch besser standhalten kann. Die Entwicklung entstand aus einer Kundenanfrage heraus, da kein adäquates Standardbauteil mit diesem Widerstandswert am Markt verfügbar war. Die Besonderheit an diesem Snubber-Shunt gegenüber anderen Shunt-Baureihen ist, dass er nicht zur Strommessung eingesetzt wird, sondern hohe Impulsbelastungen abfangen soll.

Optimiertes Foliendesign

Erreicht wird die hohe Pulsbelastbarkeit durch den Einsatz des neuen Widerstandsmaterials Noventin, das einen fast doppelt so hohen spezifischen Widerstand wie das bei Strommesswiderständen eingesetzte Manganin aufweist. Der Basisaufbau des Bauteils wurde beibehalten, nur das Foliendesign wurde optimiert und das Widerstandsmaterial entsprechend angepasst. Dadurch sind deutlich höhere Pulsbelastungen und Verlustleistungen am Widerstand möglich. Der Snubber-Shunt ist in der Lage, bei einer Kontaktstellentemperatur von 120 °C und einer Anzahl von 50 Pulsen über Lebensdauer mit entsprechender Gap-Time eine Pulsenergie von 2,5 J bei einer Pulsdauer von 0,1 s zu absorbieren. Dies entspricht einer Verlustleistung pro Puls von 25 W.

Bildergalerie

  • Snubber-Shunt SMT-V mit optimiertem Foliendesign auf Basis des Widerstandsmaterials Noventin

    Bild: Isabellenhütte Heusler

  • Beispiel für ein mögliches Pulslastszenario über die Lifetime.

    Bild: Isabellenhütte Heusler

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