Courant d'appel du condensateur

11

Je dois filtrer un circuit de commande de puissance et, comme d'habitude, j'utilise beaucoup de condensateurs en parallèle. Certains de ces condensateurs sont de type au tantale ou en polymère d'aluminium, avec des intensités de courant d'ondulation de 3 ampères environ ... en fonctionnement normal, le courant d'ondulation sera très bien, mais lorsque la batterie est attachée pour la première fois au circuit, je m'attends à ce que les condensateurs se comporter comme un court-circuit, consommant un énorme courant d'appel qui dépasse son courant d'ondulation.

Dois-je m'inquiéter à ce sujet et créer une sorte de circuit de démarrage lent pour charger les condensateurs, ou c'est très bien?

Exemple de circuit:

schématique

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

capacitor inrush-current

— mFeinstein
source

3

"avoir à s'inquiéter" est une question assez large. Cela dépend vraiment des capacités de votre source et de votre charge. Dans tous les cas, une sorte de NTC à votre entrée de tension peut ne pas être une mauvaise idée. Mais nous aurions besoin de plus d'informations sur la taille / le type d'application. De plus, j'aime légèrement modifier les valeurs de mes condensateurs individuels pour optimiser la réponse en fréquence totale. Au lieu de cinq plafonds de 2,2 uF, je pourrais utiliser un 4,7, un 2,2, un 1,0 et un 0,1. Quelque chose comme ca.

— scld

1

@ChrisL c'est une réponse décente, vous devez l'afficher comme une seule réponse.

— Andy aka

Chris, je préférerais ne pas avoir de NTC car il s'agit d'une application de contrôle moteur et de fortes rafales de courant sont attendues ... également ces condensateurs sont sélectionnés en fonction de simulations pour découpler les horloges que j'ai

— mFeinstein

Y a-t-il une sorte de régulateur en aval de cela?

— Matt Young

8

Un NTC devrait fonctionner correctement, car tous les transitoires seront fournis par les condensateurs ultérieurement.

Cependant, voici un circuit de démarrage en douceur assez simple avec une petite différence par rapport à ceux que l'on voit couramment avec un circuit RC sur la porte MOSFET - J'ai ajouté une rétroaction négative à l'émetteur du NPN pour contrôler le temps de montée de manière plus prévisible.
Avis de non-responsabilité - Je n'ai pas testé ce circuit, mais rapidement jeté ensemble dans SPICE, j'espère que je n'ai rien raté de stupide. De toute évidence, vous pouvez modifier les valeurs en fonction de vos besoins.

entrez la description de l'image ici

EDIT - le numéro de pièce MOSFET n'est pas une recommandation (merci Zebonaut) plutôt juste une pièce SPICE aléatoire. Assurez-vous de choisir une pièce adaptée aux exigences du circuit. Le NPN peut être n'importe quelle pièce à usage général (comme le 2N3904)

Simulation:

entrez la description de l'image ici

— Oli Glaser
source

2

Ce circuit MOSFET est agréable et élégant. Cependant, assurez-vous de vérifier la zone de fonctionnement sûre des MOSFET (dans ce cas: fairchildsemi.com/ds/FD/FDS4559.pdf , page 9). Avec un courant d'env. 15 mA (comme ici), tout va bien, mais plus de 100 mA à 12 V, c'est déjà trop. Assez inattendu pour un appareil de 3,5 A! C'est un problème connu mais très courant, en particulier pour les MOSFET modernes conçus pour les applications de commutation lorsqu'ils sont utilisés dans des circuits remplaçables à chaud (mode linéaire) comme ici. Voir aussi: electronics.stackexchange.com/a/36625/930

— zebonaut

@Oli Glaser, pensez-vous que vous pouvez combiner ce circuit avec une protection contre les inversions de tension comme celle-ci? hackaday.com/2011/12/06/reverse-voltage-protection-with-ap-fet

— mFeinstein

@mFeinstein - oui, je pense que cela devrait fonctionner correctement.

— Oli Glaser

@zebonaut - bon point, en fait, je viens de choisir un FET au hasard dans la liste dans LTSpice, donc le numéro de pièce n'était pas censé être une recommandation du tout (j'oublie souvent de le mentionner) Vous avez tout à fait raison au sujet du graphique SOA, très utile pour avoir une bonne idée de la pièce (comme vous le dites, de nombreux MOSFET sont conçus en pensant à la commutation, et certains n'ont même pas de note DC sur le graphique SOA)

— Oli Glaser

@OliGlaser J'ai posé cette question car dans le circuit présenté par Hackaday, le MOSFET est inversé, de cette façon sa diode interne (qui n'est pas montrée dans la simulation) bloque tout courant circulant dans la mauvaise direction.

— mFeinstein

3

suivez également ces notes d'application.

si le courant d'entrée est très inférieur, essayez avec une limitation de courant d'inductance.

Je suis en train de réécrire quelques mots d'un post dans un autre forum

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

"Le pic de courant maximum possible est Vpeak * 2 / (w * L). Cependant, l'inductance limitera non seulement le courant d'appel, mais également le courant de régime permanent, vous devrez donc sélectionner la valeur pour qu'elle ne change pas. le courant d'origine consomme trop. Donc, cela signifie que si vous avez un appareil qui consomme normalement 5 ampères mais qui a un appel de 100 ampères, vous devez sélectionner un inducteur qui limite l'appel à peut-être 20 ampères ou quelque chose pour que une fois la période d'appel terminée, l'appareil fonctionne toujours normalement.

De plus, lorsque vous utilisez des inducteurs, vous devez faire attention à ne pas les déconnecter brusquement d'un circuit, sinon ils pourraient faire sauter d'autres composants, même des interrupteurs.

Vous pourrez peut-être utiliser une inductance et une sorte de circuit de commutation qui court-circuitera l'inductance après la fin du temps d'appel. "

essayez de calculer le courant d'appel, qui contient 2 facteurs, l'un est basé sur l'ESR des condensateurs et l'autre est basé sur i = C * dV / dT, calculez les deux prennent la valeur minimale des deux. faire référence à. Question sur le courant d'appel dans LDO

vérifier le courant maximum requis.

avec inducteur et protection peut être possible pour les conceptions à faible courant.

— user19579
source

2

Les condensateurs au tantale ont un courant de crête maximal, et vous devriez en effet vous en soucier (ou plutôt, en tenir compte dans votre conception). Les tantales sont connus pour être gravement endommagés même quand un max. la tension ou le courant nominal n'est violé qu'une seule fois, et seulement brièvement.

Un exemple de directive d'application d'AVX, KEMET et d'autres vous fournira probablement des informations similaires:

1.2.4 Effet des surtensions

Les condensateurs solides au tantale et OxiCap® ont une capacité limitée à résister aux surtensions et aux surtensions. Ceci est commun à tous les autres condensateurs électrolytiques et est dû au fait qu'ils fonctionnent sous une très forte contrainte électrique à travers le diélectrique. Par exemple, un condensateur au tantale de 6 volts a un champ électrique de 167 kV / mm lorsqu'il fonctionne à la tension nominale. Les condensateurs OxiCap® fonctionnent à un champ électrique nettement inférieur à 167 kV / mm. [...] Les condensateurs au tantale solide et OxiCap® ont une capacité d'auto-guérison fournie par la couche semi-conductrice de dioxyde de manganèse utilisée comme plaque négative. Cependant, cela est limité dans les applications à faible impédance. Dans le cas de circuits à faible impédance, le condensateur est susceptible d'être sollicité par des surtensions.

Le déclassement du condensateur augmente la fiabilité du composant. [...] Dans les circuits qui subissent une charge ou une décharge rapide, une résistance de protection de 1Ω / V est recommandée. Si cela est impossible, un facteur de déclassement allant jusqu'à 70% doit être utilisé sur les condensateurs au tantale. [...]

( Source )

De plus, l'inductance des fils entre votre source et l'entrée de l'appareil peut provoquer une sonnerie avec les condensateurs d'entrée, ce qui peut entraîner des tensions élevées inattendues et une violation de la tension max. surtensions tension note. Ils vous disent d'utiliser un déclassement de 70% (!) Pour une raison lorsque vous utilisez des bouchons en tantale.

Les condensateurs électroyliques en aluminium prennent plus d'abus.

— zebonaut
source

0

La principale raison que je connais pour le courant d'ondulation est la chaleur accumulée par le courant traversant l'ESR du condensateur. Pour les cas d'activation, il n'y a qu'un seul événement, et cela n'accumulera pas suffisamment de chaleur pour endommager le composant, à moins qu'il ne se passe quelque chose de vraiment ésotérique.

Vous pouvez calculer facilement le courant d'appel; diviser la tension d'entrée par ESR du condensateur; il s'agit du courant d'appel maximal dès le début. Bien sûr, l'équation différentielle de charge signifie qu'il commencera immédiatement à voir un courant plus faible.

— Jon Watte
source