Snubber RC – Como Calcular em 8 Passos Simples

Caio Moraes | 2 de junho de 2025 | Proteções, Semicondutores de Potência | Nenhum comentário

Se você já trabalhou com fontes chaveadas, sabe como os ruídos de comutação e os picos de tensão indesejados (ringing) podem causar dores de cabeça. Esses picos não apenas geram interferência eletromagnética (EMI), mas também comprometem a confiabilidade do circuito, podendo até danificar componentes sensíveis.

Felizmente, existe uma solução simples e eficaz: o uso de um snubber RC. Trata-se de um circuito com um resistor e um capacitor em série, que ajuda a “amortecer” o ringing e a proteger os componentes. Neste artigo, você vai aprender a calcular um snubber ideal em oito passos fáceis.

O que causa o ringing?

O ringing geralmente aparece em conversores chaveados sempre que uma indutância parasita (como trilhas da placa, fios ou a indutância de fuga de um transformador) se combina com uma capacitância parasita (como a de diodos ou transformadores). Esse conjunto forma um circuito LC ressonante que oscila em alta frequência.

Os pontos mais comuns onde isso ocorre são:

No diodo retificador
No transistor chaveador (MOSFET ou IGBT)

A Solução: Snubber RC

Snubbers são usados para suprimir picos de tensão causados pela comutação não apenas de interruptores mecânicos, mas também de transistores e diodos. Além dos elementos de comutação, eles também protegem outros componentes eletrônicos do sistema e ajudam a reduzir o ruído eletromagnético gerado nessas transições.

Um snubber RC usa um resistor em série com um capacitor e é conectado em paralelo com o dispositivo sujeito a picos de tensão (Figura 1). O resistor dissipa a energia da oscilação, enquanto o capacitor ajuda a limitar a variação brusca de tensão.

Figura 1. Aplicação de Snubbers RC em um conversor buck.

Como calcular o seu Snubber RC em 8 passos

Para facilitar a compreensão do passo a passo, apresentarei uma aplicação prática do snubber RC em um conversor buck síncrono baseado no CI LM5117. Nesse exemplo, o snubber foi aplicado apenas ao MOSFET inferior, o que já se mostrou suficiente para proteger ambos os dispositivos de comutação.

Passo 1) Medir a frequência de oscilação sem snubber

Com auxílio de um osciloscópio, meça a forma de onda da tensão sobre o elemento que deseja proteger e registre a frequência da oscilação. A Figura abaixo mostra o resultado obtido: f₀ = 1/(5 ns) = 200 MHz.

Figura 2. Tensão sobre o MOSFET inferior sem snubber.

Passo 2) Inserir um pequeno capacitor (por exemplo, 100 pF a 1 nF) em paralelo com o MOSFET ou diodo e registrar a mudança na frequência.

Se necessário aumente a capacitância até que a frequência resultante (f₁) fique próxima de 50% da frequência de ressonância inicial. O valor que utilizei no meu projeto foi de C₁ = 470pF, o que resultou em: f₁= 1/(9,58 ns) = 104,38 MHz.

Figura 3. Tensão sobre o MOSFET inferior com capacitor de 470pF em paralelo.

Passo 3) Calcular a relação de frequência

$m_f = \frac{f_0}{f_1} = \frac{200 MHz}{104,38 MHz}=1,92$

Passo 4) Calcular a capacitância parasita do circuito

$C_0=\frac{C_1}{m_f^2-1}=\frac{470pF}{1,92^2-1}=175,96pF$

Passo 5) Calcular a indutância parasita do circuito

$L_0=\frac{m_f^2-1}{(2\pi f_0)^2\cdot C_1}=\frac{1,92^2-1}{(2\pi 200MHz)^2\cdot 470pF}=3,6nF$

Passo 6) Escolher valor inicial do capacitor de snubber

O valor inicial do capacitor de snubber deve ser, pelo menos, três vezes maior que a capacitância parasita, segundo equação abaixo. O valor que eu escolhi foi de 560pF.

$C_{snub}\geq3\cdot C_0 = 3\cdot 175,96pF = 524,88pF$

Passo 7) Calcular o resistor de snubber para fornecer amortecimento crítico ao circuito LC.

Um valor muito elevado para o resistor (Rsnb) reduz o efeito do snubber, enquanto um valor baixo causa oscilação em alta frequência. O valor ideal de Rsnb é próximo à impedância característica do circuito ressonante, conforme cálculo abaixo. O valor comercial mais próximo que eu usei foi de 4,7Ω.

$R_{snub} = \sqrt{\frac{L_0}{C_0}} = \sqrt{\frac{3,6nH}{174,96pF}} = 4,54\Omega$

Passo 8) Calcular as perdas no resistor de snubber.

Apesar das vantagens do snubber, o resistor dissipa uma potência considerável o que pode comprometer a eficiência do conversor. O cálculo da dissipação é feito com base na equação abaixo, em que Vb representa a tensão de bloqueio do elemento de comutação e fsw é a frequência de chaveamento.

$P_{snub} = C_{snub}\cdot V_b^2\cdot f_{sw} = 560pF \cdot (48V)^2\cdot 300kHz = 0,387W$

Ajustes práticos

O resultado após inserir o snubber pode ser visto na Figura 4. Note que o ringing foi atenuado, porém o pico de tensão inicial ainda é elevado (cerca de 80V, sendo os MOSFETs de 100V). Para reduzir esse pico, eu aumentei o resistor de gate do MOSFET superior visando deixar sua comutação mais lenta.

Figura 4. Tensão sobre o MOSFET inferior após adição do snubber RC projetado.

A Figura 5 mostra a tensão no nó de comutação após adição de um resistor de gate de 2Ω, o que resultou em um pico de 70V (redução de 12,5%). Já a Figura 6 apresenta o resultado para um resistor de gate de 3,3Ω. Note que o pico de tensão foi de apenas 60V, apresentando uma redução de 25% em relação ao primeiro caso. Com isso, considerei o projeto adequado para ser implementado.

Figura 5. Tensão sobre o MOSFET inferior com snubber e resistor de gate de 2 Ω no MOSFET superior.

Figura 6. Tensão sobre o MOSFET inferior com snubber e resistor de gate de 3,3 Ω no MOSFET superior.

Observações importantes sobre snubber RC

Aumentar o valor de Csnub reduz os picos de tensão, mas aumenta a perda de potência em Rsnub.
Reduzir Csnub diminui a dissipação, mas aumenta o ringing.
O ideal é encontrar o equilíbrio entre desempenho e eficiência.
Reduzir a velocidade de chaveamento do MOSFET (aumentando o resistor de gate) ajuda a diminuir o pico de tensão.

Resumão

Identifique a oscilação: Meça a forma de onda do ringing usando um osciloscópio. Registre a frequência da oscilação (f₀).
Insira um pequeno capacitor (por exemplo, 100 pF a 1 nF) no ponto de ringing e observe a mudança na frequência. Aumente a capacitância até que a frequência resultante (f₁) seja pelo menos 50% menor que a frequência de ressonância inicial.
Calcule a relação de frequência: $m_f = f_0 / f_1$
Calcule a capacitância parasita usando a relação de frequência: $C_0 = C_1 / (m_f^2 - 1)$ .
Determine a indutância parasita com base em C₀ e na frequência de ressonância: $L_0 = (m_f^2 - 1)/[(2\pi f_0)^2\cdot C_1]$ .
Escolha o valor inicial do capacitor de snubber: $C_{snub} \geq 3\cdot C_0$ .
Calcule o resistor do snubber (R_snub) para fornecer amortecimento crítico ao circuito LC. Uma boa estimativa é: $R_{snub} = \sqrt(L_0 / C_0)$ .
Calcule as perdas no resistor de snubber: $P_{snub} = C_{snub}\cdot V_b^2\cdot f_{sw}$ .

Considerações Finais

Ringing em conversores chaveados é um problema comum, mas que pode ser facilmente mitigado com um snubber RC bem projetado. Seguindo os oito passos descritos acima, você poderá calcular os valores ideais de forma prática e confiável.

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Referências

[1] Power Tips: Calculate an R-C snubber in seven steps

[2] RC Snubbers for Step-Down Converters

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Caio Moraes

Atualmente é doutorando em Engenharia Elétrica com ênfase em Eletrônica de Potência na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Possui mestrado e graduação em Engenharia Elétrica pela UFSC e pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), respectivamente. E também é formado em Eletrotécnica com enfase em Controle e Processos Industriais, pela Escola Técnica Estadual (ETEC) de Ilha Solteira. Tem experiência e interesse nas áreas de eletrônica de potência, sistemas de controle e sistemas embarcados, mais especificamente nos temas de modelagem dinâmica de conversores estáticos, inversores conectados à rede, gerenciamento de energia em microrredes CC, veículos elétricos e controle digital aplicado a conversores estáticos.