Corrente de irrupção do capacitor

Eu tenho que filtrar um circuito de controle de energia e, como de costume, estou usando muitos capacitores em paralelo. Alguns desses capacitores são do tipo tântalo ou polímero de alumínio, com classificações de corrente de ondulação de 3 amperes mais ou menos ... em operação normal, a corrente de ondulação será ótima, mas quando a bateria for conectada pela primeira vez ao circuito, espero que os capacitores se comporta como um curto-circuito, consumindo uma enorme corrente de irrupção que excede sua corrente de ondulação.

Preciso me preocupar com isso e fazer algum tipo de circuito de partida lenta para carregar os capacitores, ou está tudo bem?

Exemplo de circuito:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Um NTC deve funcionar bem, pois qualquer transiente será fornecido pelos capacitores posteriormente.

No entanto, aqui está um circuito de partida suave bastante simples, com uma pequena diferença daqueles vistos geralmente com um circuito RC na porta MOSFET - eu adicionei algum feedback negativo ao emissor do NPN para controlar o tempo de subida mais previsivelmente.
Isenção de responsabilidade - Eu não testei este circuito, apenas joguei rapidamente juntos no SPICE, espero não ter perdido nada estúpido. Obviamente, você pode alterar valores para se adequar aos seus propósitos.

EDIT - o número da peça do MOSFET não é uma recomendação (graças ao Zebonaut), mas apenas uma parte aleatória da SPICE. Certifique-se de escolher uma peça adequada para os requisitos do circuito. O NPN pode ser qualquer parte de uso geral (como o 2N3904)

Simulação:

siga estas notas de aplicação também.

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 .

se a corrente de entrada for muito menor, tente limitar a corrente do indutor.

Estou apenas reescrevendo algumas palavras de uma postagem em outro fórum

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

"O pico máximo de corrente possível é Vpico * 2 / (w * L). No entanto, o indutor não apenas limitará a corrente de irrupção, como também limitará a corrente de estado estacionário, assim você terá que selecionar o valor para que não mude a corrente original consome muito.Então, o que isso significa é que, se você tem um dispositivo que consome 5 amperes normalmente, mas tem uma inrush de 100 amperes, seria necessário selecionar um indutor que limite a inrush a talvez 20 amperes ou algo assim, para que após o término do período de energização, o dispositivo ainda funciona normalmente.

Além disso, ao usar indutores, você deve tomar cuidado para não desconectá-los repentinamente de um circuito ou eles podem explodir outros componentes, inclusive interruptores.

Você pode usar um indutor e algum tipo de circuito de comutação que interrompe o indutor após o término do tempo de irrupção. "

tente calcular a corrente de irrupção, que contém 2 fatores, um é baseado no ESR dos capacitores e o outro é baseado em i = C * dV / dT, calcule os dois e use o valor mínimo de ambos. referir-se. Pergunta sobre a corrente de irrupção no LDO

verifique sobre a corrente máxima necessária.

com indutor e proteção pode ser viável para projetos de baixa corrente.

Os capacitores de tântalo têm uma classificação máxima de corrente de pico, e você deve realmente se preocupar com isso (ou melhor, considerá-lo em seu projeto). O tântalo é notório por ficar seriamente danificado mesmo quando máx. a classificação de tensão ou corrente é violada apenas uma vez e apenas brevemente.

As diretrizes de aplicação de exemplo da AVX, KEMET e outras provavelmente fornecerão informações semelhantes:

1.2.4 Efeito de sobretensões

Os capacitores sólidos Tantalum e OxiCap® têm uma capacidade limitada de suportar picos de tensão e corrente. Isso é comum a todos os outros capacitores eletrolíticos e deve-se ao fato de eles operarem sob tensão elétrica muito alta no dielétrico. Por exemplo, um capacitor de tântalo de 6 volts possui um campo elétrico de 167 kV / mm quando operado na tensão nominal. Os capacitores OxiCap® operam em campo elétrico significativamente menor que 167 kV / mm. [...] Capacitores sólidos de tântalo e OxiCap® têm uma capacidade de autocura fornecida pela camada semicondutora de dióxido de manganês usada como placa negativa. No entanto, isso é limitado em aplicações de baixa impedância. No caso de circuitos de baixa impedância, é provável que o capacitor seja sobrecarregado por surtos de corrente.

A redução do capacitor aumenta a confiabilidade do componente. [...] Em circuitos que sofrem carga ou descarga rápida, é recomendado um resistor de proteção de 1Ω / V. Se isso for impossível, um fator de redução de até 70% deve ser usado nos capacitores de tântalo. [...]

( Fonte )

Além disso, a indutância dos fios entre sua fonte e a entrada do dispositivo pode causar alguns zumbidos junto com os capacitores de entrada, o que pode levar a tensões inesperadamente altas e uma violação do valor máx. classificação de tensão de surto . Eles dizem para você usar uma redução de 70% (!) Por um motivo ao usar cápsulas de tântalo.

Os capacitores eletrolíticos de alumínio sofrem mais abusos.

A principal razão que conheço para a classificação da corrente de ondulação é o calor acumulado pela corrente que atravessa o ESR do capacitor. Para os casos de ativação, existe apenas um evento, que não acumula calor suficiente para danificar o componente, a menos que algo realmente esotérico esteja acontecendo.

Você pode calcular a corrente de irrupção facilmente; dividir a tensão de entrada pelo ESR do capacitor; esta é a corrente máxima de irrupção logo no início. Obviamente, a equação diferencial de carga significa que ela começará imediatamente a ver uma corrente mais baixa.