Corriente de entrada del condensador

Tengo que filtrar un circuito de control de potencia y, como de costumbre, estoy usando muchos condensadores en paralelo. Algunos de estos condensadores son de tipo Tántalo o Polímero de Aluminio, con clasificaciones de corriente de ondulación de 3 amperios más o menos ... en funcionamiento normal, la corriente de ondulación estará bien, pero cuando la batería se conecte por primera vez al circuito, espero que los condensadores funcionen comportarse como un cortocircuito, consumiendo una gran corriente de entrada que excede su corriente de ondulación.

¿Tengo que preocuparme por esto y hacer algún tipo de circuito de arranque lento para cargar los condensadores, o está bien?

Circuito de ejemplo:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Un NTC debería funcionar bien, ya que cualquier transitorio será suministrado desde los condensadores en un momento posterior.

Sin embargo, aquí hay un circuito de arranque suave bastante simple con una pequeña diferencia de los que se ven comúnmente con un circuito RC en la puerta MOSFET: agregué algunos comentarios negativos al emisor de la NPN para controlar el tiempo de aumento de manera más predecible.
Descargo de responsabilidad: no he probado este circuito, solo lo he incluido rápidamente en SPICE, aunque espero no haber perdido nada estúpido. Obviamente, puede modificar los valores para adaptarlos a sus propósitos.

EDITAR: el número de parte MOSFET no es una recomendación (gracias Zebonaut), sino solo una parte SPICE aleatoria. Asegúrese de elegir una parte adecuada para los requisitos del circuito. El NPN puede ser cualquier parte de uso general (como el 2N3904)

Simulación:

siga estas notas de aplicación también.

1. http://www.bonavolta.ch/hobby/files/MotorolaAN1542.pdf

2. https://www.wpi.edu/Pubs/E-project/Available/E-project-042512-120740/unrestricted/Inrush_Transient_Current_Mitigation.pdf .

Si la corriente de entrada es muy inferior, pruebe con la limitación de corriente del inductor.

Solo estoy reescribiendo algunas palabras de una publicación en otro foro

http://www.electro-tech-online.com/general-electronics-chat/128617-how-inductor-limit-inrush-current.html

"El pico de corriente máximo posible es Vpeak * 2 / (w * L). Sin embargo, el inductor no solo limitará la corriente de entrada sino que también limitará la corriente de estado estable, por lo que deberá seleccionar el valor para que no cambie el consumo de corriente original es demasiado. Entonces, lo que esto significa es que si tiene un dispositivo que consume 5 amperios normalmente pero tiene una entrada de 100 amperios, tendría que seleccionar un inductor que limite la entrada a unos 20 amperios o algo así Una vez finalizado el período de irrupción, el dispositivo sigue funcionando normalmente.

Además, cuando use inductores, debe tener cuidado de no desconectarlos repentinamente de un circuito, ya que podrían apagar otros componentes, incluso interruptores.

Es posible que pueda usar un inductor y algún tipo de circuito de conmutación que cortocircuite el inductor después de que termine el tiempo de entrada ".

intente calcular la corriente de entrada, que contiene 2 factores, uno se basa en la ESR de los condensadores y el otro se basa en i = C * dV / dT, calcule ambos valores mínimos de ambos. Referirse a. Pregunta sobre la corriente de entrada en LDO

verifique la corriente máxima requerida.

con inductor y protección puede ser factible para diseños de baja corriente.

Los condensadores de tantalio tienen una clasificación de corriente máxima máxima, y ​​de hecho debería preocuparse por ello (o más bien, considérelo en su diseño). Los tantalios son notorios por haberse dañado gravemente incluso cuando un máximo. el voltaje o la corriente se violan solo una vez, y solo brevemente.

Una guía de aplicación de ejemplo de AVX, KEMET y otros probablemente le proporcionará información similar:

1.2.4 Efecto de sobretensiones

Los sólidos condensadores de Tantalio y OxiCap® tienen una capacidad limitada para soportar sobretensiones y sobretensiones. Esto es común con todos los demás condensadores electrolíticos y se debe al hecho de que operan bajo una tensión eléctrica muy alta a través del dieléctrico. Por ejemplo, un condensador de tantalio de 6 voltios tiene un campo eléctrico de 167 kV / mm cuando funciona a voltaje nominal. Los condensadores OxiCap® operan en el campo eléctrico significativamente menos de 167 kV / mm. [...] Los condensadores de tantalio sólido y OxiCap® tienen una capacidad de autocuración proporcionada por la capa semiconductora de dióxido de manganeso utilizada como placa negativa. Sin embargo, esto está limitado en aplicaciones de baja impedancia. En el caso de circuitos de baja impedancia, es probable que el condensador se vea estresado por sobretensiones.

La disminución del condensador aumenta la fiabilidad del componente. [...] En los circuitos que se cargan o descargan rápidamente, se recomienda una resistencia protectora de 1Ω / V. Si esto es imposible, se debe usar un factor de reducción de hasta el 70% en los condensadores de tantalio. [...]

( Fuente )

Además, la inductancia de los cables entre su fuente y la entrada del dispositivo puede hacer que suene algo junto con los condensadores de entrada, lo que puede conducir a voltajes inesperadamente altos y una violación del máximo. sobretensiones de voltaje calificación. Le dicen que use una reducción del 70% (!) Por una razón cuando usa tapas de tantalio.

Los condensadores electroilíticos de aluminio sufren más abusos.

La razón principal que conozco para la clasificación de corriente de ondulación es el calor acumulado por la corriente que pasa por el ESR del condensador. Para los casos de encendido, solo hay un evento, y eso no generará suficiente calor para dañar el componente, a menos que esté sucediendo algo realmente esotérico.

Puede calcular la corriente de entrada fácilmente; dividir el voltaje de entrada por ESR del condensador; Esta es la corriente de entrada máxima justo al comienzo. Por supuesto, la ecuación diferencial de carga significa que inmediatamente comenzará a ver una corriente más baja.