Einschaltstrom des Kondensators

Ich muss einen Leistungsregelkreis filtern und verwende wie üblich viele Kondensatoren parallel. Einige dieser Kondensatoren sind vom Typ Tantal oder Aluminiumpolymer mit einem Welligkeitsstrom von etwa 3 Ampere. Im Normalbetrieb ist der Welligkeitsstrom in Ordnung, aber wenn die Batterie zum ersten Mal an die Schaltung angeschlossen wird, erwarte ich, dass die Kondensatoren dies tun Verhalten Sie sich wie ein Kurzschluss und verbrauchen Sie einen großen Einschaltstrom, der den Welligkeitsstrom übersteigt.

Muss ich mir darüber Sorgen machen und eine Art langsamen Startschaltkreis erstellen, um die Kondensatoren aufzuladen, oder ist das in Ordnung?

Beispielschaltung:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Ein NTC sollte einwandfrei funktionieren, da Transienten zu einem späteren Zeitpunkt von den Kondensatoren geliefert werden.

Hier ist jedoch eine ziemlich einfache Sanftanlaufschaltung mit einem kleinen Unterschied zu denen, die üblicherweise bei einer RC-Schaltung am MOSFET-Gatter zu sehen sind. Ich habe dem Emitter des NPN eine negative Rückkopplung hinzugefügt, um die Anstiegszeit vorhersagbarer zu steuern.
Haftungsausschluss - Ich habe diese Schaltung nicht getestet, sondern nur schnell in SPICE zusammengewürfelt. Hoffentlich habe ich nichts Dummes verpasst. Natürlich können Sie Werte ändern, um sie Ihren Zwecken anzupassen.

BEARBEITEN - Die MOSFET-Teilenummer ist keine Empfehlung (danke Zebonaut), sondern nur ein zufälliger SPICE-Teil. Stellen Sie sicher, dass Sie ein geeignetes Teil für die Schaltungsanforderungen auswählen. Das NPN kann ein beliebiger Allzweckteil sein (wie der 2N3904).

Simulation:

Befolgen Sie auch diese Anwendungshinweise.

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 .

Wenn der Eingangsstrom sehr gering ist, versuchen Sie es mit der Induktivitätsstrombegrenzung.

Ich schreibe gerade ein paar Wörter aus einem Beitrag in einem anderen Forum um

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

"Die maximal mögliche Stromspitze ist Vpeak * 2 / (w * L). Der Induktor begrenzt jedoch nicht nur den Einschaltstrom, sondern auch den stationären Strom, sodass Sie den Wert auswählen müssen, damit er sich nicht ändert Die ursprüngliche Stromaufnahme ist zu hoch. Wenn Sie also ein Gerät haben, das normalerweise 5 Ampere verbraucht, aber einen Einschaltstrom von 100 Ampere hat, müssen Sie einen Induktor auswählen, der den Einschaltstrom auf etwa 20 Ampere begrenzt Nach Ablauf der Einschaltdauer arbeitet das Gerät weiterhin normal.

Wenn Sie Induktivitäten verwenden, müssen Sie darauf achten, diese nicht plötzlich vom Stromkreis zu trennen, da sonst andere Komponenten, sogar Schalter, durchgebrannt werden können.

Möglicherweise können Sie einen Induktor und eine Art Schaltkreis verwenden, der den Induktor nach Ablauf der Einschaltzeit kurzschließt. "

Versuchen Sie, den Einschaltstrom zu berechnen, der zwei Faktoren enthält. Einer basiert auf dem ESR der Kondensatoren und der andere auf i = C * dV / dT. Berechnen Sie beide, nehmen Sie den Mindestwert von beiden. beziehen auf. Frage zum Einschaltstrom in LDO

Überprüfen Sie den maximal erforderlichen Strom.

mit Induktor und Schutz kann für Konstruktionen mit geringem Strom möglich sein.

Tantalkondensatoren haben eine maximale Spitzenstromstärke, und Sie sollten sich darüber Gedanken machen (oder besser gesagt, berücksichtigen Sie dies in Ihrem Design). Wutanfälle sind bekannt dafür, dass sie ernsthaft beschädigt werden, selbst wenn eine max. Die Spannungs- oder Stromstärke wird nur einmal und nur kurz verletzt.

Eine beispielhafte Anwendungsrichtlinie von AVX, KEMET und anderen gibt Ihnen wahrscheinlich ähnliche Informationen:

1.2.4 Auswirkung von Überspannungen

Die festen Tantal- und OxiCap®-Kondensatoren sind nur begrenzt in der Lage, Spannungs- und Stromstößen standzuhalten. Dies ist mit allen anderen Elektrolytkondensatoren gemeinsam und beruht auf der Tatsache, dass sie unter sehr hoher elektrischer Belastung über das Dielektrikum arbeiten. Beispielsweise hat ein 6-Volt-Tantalkondensator ein elektrisches Feld von 167 kV / mm, wenn er bei Nennspannung betrieben wird. OxiCap®-Kondensatoren arbeiten bei einem elektrischen Feld von deutlich weniger als 167 kV / mm. [...] Feste Tantalkondensatoren und OxiCap® haben eine Selbstheilungsfähigkeit, die durch die als Negativplatte verwendete halbleitende Mangandioxidschicht bereitgestellt wird. Dies ist jedoch bei Anwendungen mit niedriger Impedanz begrenzt. Bei niederohmigen Schaltkreisen wird der Kondensator wahrscheinlich durch Stromstöße belastet.

Das Reduzieren des Kondensators erhöht die Zuverlässigkeit der Komponente. [...] In Stromkreisen, die schnell geladen oder entladen werden, wird ein Schutzwiderstand von 1 Ω / V empfohlen. Ist dies nicht möglich, sollte bei Tantalkondensatoren ein Derating-Faktor von bis zu 70% verwendet werden. [...]

( Quelle )

Außerdem kann die Induktivität der Drähte zwischen Ihrer Quelle und dem Eingang des Geräts zu einem Klingeln zusammen mit den Eingangskondensatoren führen, was zu unerwartet hohen Spannungen und einer Verletzung der max. Überspannungsspannung Bewertung. Sie empfehlen Ihnen, aus einem bestimmten Grund ein Derating von 70% (!) Zu verwenden, wenn Sie Tantalkappen verwenden.

Elektroyltische Aluminiumkondensatoren werden häufiger missbraucht.

Der Hauptgrund, den ich für die Welligkeitsstromstärke kenne, ist die Wärme, die durch den Strom aufgebaut wird, der durch den ESR des Kondensators fließt. In Einschaltfällen gibt es nur ein Ereignis, bei dem nicht genügend Wärme aufgebaut wird, um die Komponente zu beschädigen, es sei denn, es ist etwas wirklich Esoterisches im Gange.

Sie können den Einschaltstrom einfach berechnen. Teilen Sie die Eingangsspannung durch das ESR des Kondensators. Dies ist der maximale Einschaltstrom gleich zu Beginn. Natürlich bedeutet die Differentialgleichung des Ladens, dass sofort ein niedrigerer Strom zu sehen ist.