ตัวเก็บประจุการไหลเข้าปัจจุบัน

11

ฉันต้องกรองวงจรควบคุมพลังงานและตามปกติฉันใช้ตัวเก็บประจุจำนวนมากควบคู่กัน บางตัวเก็บประจุเหล่านี้เป็นชนิดแทนทาลัมหรืออลูมิเนียมพอลิเมอร์ที่มีอัตราการกระเพื่อมของกระแส 3 แอมป์หรือดังนั้น ... ในการดำเนินงานปกติกระแสระลอกจะดี แต่เมื่อแบตเตอรี่ติดอยู่กับวงจรเป็นครั้งแรก ทำตัวเหมือนไฟฟ้าลัดวงจรกินกระแสไฟฟ้าไหลเข้าอันมหาศาลที่เกินกระแสไฟกระเพื่อม

ฉันต้องกังวลเกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้และทำวงจรเริ่มต้นช้า ๆ เพื่อชาร์จตัวเก็บประจุหรือไม่

วงจรตัวอย่าง:

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

capacitor inrush-current

— mFeinstein
แหล่งที่มา

3

"ต้องกังวล" เป็นปัญหาที่ค่อนข้างกว้าง มันขึ้นอยู่กับความสามารถของแหล่งที่มาและโหลดของคุณอย่างแท้จริง ไม่ว่าในกรณีใด NTC บางประเภทที่อินพุตแรงดันไฟฟ้าของคุณอาจไม่ใช่ความคิดที่ไม่ดี แต่เราต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับขนาด / ประเภทของแอปพลิเคชัน นอกจากนี้ฉันชอบที่จะเปลี่ยนแปลงค่าของตัวเก็บประจุส่วนตัวเล็กน้อยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนองความถี่ทั้งหมด แทนที่ห้าแคป 2.2 ยูเอฟฉันอาจใช้ 4.7, 2.2, 1.0 และ 1.0 อะไรแบบนั้น.

— scld

1

@ChrisL นั่นเป็นคำตอบที่ดีคุณควรโพสต์มันเป็นหนึ่งเดียว

— แอนดี้อาคา

คริสฉันอยากจะไม่มีกทช. เพราะนี่เป็นแอปพลิเคชั่นควบคุมมอเตอร์และกระแสระเบิดสูงที่คาดว่า ... ตัวเก็บประจุนี้จะถูกเลือกตามแบบจำลองสำหรับการแยกนาฬิกาที่ฉันมี

— mFeinstein

มีตัวควบคุมบางส่วนไหลลงมาจากจุดนี้หรือไม่?

— Matt Young

8

กทชควรทำงานได้ดีเนื่องจากจะมีการส่งผ่านตัวเก็บประจุจากตัวเก็บประจุในภายหลัง

อย่างไรก็ตามนี่เป็นวงจรเริ่มต้นที่ค่อนข้างเรียบง่ายซึ่งมีความแตกต่างเล็กน้อยจากที่เห็นโดยทั่วไปกับวงจร RC ที่ประตู MOSFET - ฉันได้เพิ่มข้อเสนอแนะเชิงลบบางส่วนให้กับตัวส่งสัญญาณของ NPN เพื่อควบคุมเวลาที่เพิ่มขึ้นอย่างคาดการณ์
ข้อจำกัดความรับผิดชอบ - ฉันยังไม่ได้ทดสอบวงจรนี้เพียงโยนอย่างรวดเร็วเข้าด้วยกันใน SPICE หวังว่าฉันจะไม่พลาดอะไรที่โง่ เห็นได้ชัดว่าคุณสามารถเปลี่ยนค่าเพื่อให้เหมาะกับวัตถุประสงค์ของคุณ

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

แก้ไข - หมายเลขชิ้นส่วนของ MOSFET ไม่ใช่คำแนะนำ (ขอบคุณ Zebonaut) แทนที่จะเป็นเพียงส่วนสุ่มเครื่องเทศ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เลือกส่วนที่เหมาะสมกับข้อกำหนดของวงจร NPN สามารถเป็นส่วนวัตถุประสงค์ทั่วไป (เช่น 2N3904)

จำลอง:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

— Oli Glaser
แหล่งที่มา

2

วงจร MOSFET นี้ดีและสวยงาม อย่างไรก็ตามโปรดตรวจสอบพื้นที่ปฏิบัติการที่ปลอดภัยของ MOSFETs (ในกรณีนี้: fairchildsemi.com/ds/FD/FDS4559.pdfหน้า 9) ด้วยกระแสไฟฟ้าประมาณ 15 mA (เหมือนที่นี่) ทั้งหมดใช้ได้ แต่มากกว่า 100 mA ที่ 12 V นั้นมากเกินไป ค่อนข้างคาดไม่ถึงสำหรับอุปกรณ์ที่มีคะแนน 3.5 A! นี่เป็น gotcha ที่รู้จักกันทั่วไป แต่โดยทั่วไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ MOSFET ที่ทันสมัยออกแบบมาสำหรับการสลับแอปพลิเคชันเมื่อใช้ในวงจร hot-swap (โหมดเชิงเส้น) เช่นที่นี่ ดูเพิ่มเติมที่: electronics.stackexchange.com/a/36625/930

— zebonaut

@Oli Glaser คุณคิดว่าคุณสามารถรวมวงจรนี้เข้ากับการป้องกันแรงดันย้อนกลับแบบนี้ได้หรือไม่? hackaday.com/2011/12/06/reverse-voltage-protection-with-ap-fet

— mFeinstein

@mFeinstein - ใช่ฉันคิดว่ามันควรจะทำงานได้ดี

— Oli Glaser

@zebonaut - จุดดีฉันเพิ่งเลือก FET แบบสุ่มจากรายการใน LTSpice ดังนั้นหมายเลขชิ้นส่วนจึงไม่ได้เป็นการแนะนำเลย (ฉันมักลืมพูดถึงเรื่องนี้) คุณค่อนข้างถูกต้องเกี่ยวกับกราฟ SOA มีประโยชน์มากสำหรับการทำความคิดที่ดีเกี่ยวกับชิ้นส่วน (อย่างที่คุณพูด MOSFET จำนวนมากได้รับการออกแบบโดยมีการสลับในใจและบางคนไม่มีคะแนน DC ในกราฟ SOA)

— Oli Glaser

@OliGlaser ฉันถามสิ่งนี้เพราะในวงจร Hackaday นำเสนอ MOSFET จะถูกย้อนกลับดังนั้นวิธีนี้จึงเป็นไดโอดภายใน (ซึ่งไม่ได้แสดงในการจำลอง) บล็อกการไหลของกระแสในทิศทางที่ผิด

— mFeinstein

3

ทำตามบันทึกย่อของแอปพลิเคชันเหล่านี้ด้วย

http://www.bonavolta.ch/hobby/files/MotorolaAN1542.pdf
https://www.wpi.edu/Pubs/E-project/Available/E-project-042512-120740/unrestricted/Inrush_Transient_Current_Mitigation.pdf

หากกระแสอินพุตน้อยมากให้ลองใช้ตัว จำกัด กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

ฉันแค่เขียนคำไม่กี่คำจากโพสต์ในฟอรัมอื่น

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

"ค่าสูงสุดของกระแสสูงสุดที่เป็นไปได้คือ Vpeak * 2 / (w * L) อย่างไรก็ตามตัวเหนี่ยวนำไม่เพียง แต่จะ จำกัด กระแสไหลเข้าเท่านั้น แต่จะ จำกัด กระแสคงที่ดังนั้นคุณจะต้องเลือกค่าเพื่อไม่ให้เปลี่ยน กระแสดั้งเดิมเริ่มต้นมากเกินไปดังนั้นสิ่งนี้หมายความว่าถ้าคุณมีอุปกรณ์ที่ใช้ 5 แอมป์ปกติ แต่มีแอมป์ 100 แอมป์คุณจะต้องเลือกตัวเหนี่ยวนำที่ จำกัด การไหลเข้าอาจเป็น 20 แอมป์หรืออะไรบางอย่าง หลังจากระยะเวลาการไหลเข้ามีมากกว่าอุปกรณ์ยังคงทำงานตามปกติ

นอกจากนี้เมื่อใช้ตัวเหนี่ยวนำคุณต้องระวังไม่ให้ตัดการเชื่อมต่อพวกเขาทันทีจากวงจรหรือพวกเขาสามารถระเบิดส่วนประกอบอื่น ๆ ได้แม้กระทั่งสวิตช์

คุณอาจจะสามารถใช้ตัวเหนี่ยวนำและวงจรสวิตชิ่งบางชนิดที่ทำให้ตัวเหนี่ยวนำสั้นลงหลังจากเวลาที่ไหลเข้าสิ้นสุดลง "

ลองคำนวณการไหลเข้าปัจจุบันซึ่งมี 2 ปัจจัยหนึ่งขึ้นอยู่กับ ESR ของตัวเก็บประจุและอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับ i = C * dV / dT คำนวณทั้งสองใช้ค่าขั้นต่ำของทั้งสอง อ้างถึง. คำถามเกี่ยวกับการไหลเข้าปัจจุบันใน LDO

ตรวจสอบกระแสสูงสุดที่ต้องการ

ด้วยตัวเหนี่ยวนำและการป้องกันอาจเป็นไปได้สำหรับการออกแบบในปัจจุบันต่ำ

— user19579
แหล่งที่มา

2

ตัวเก็บประจุแทนทาลัมมีค่าสูงสุดในปัจจุบันและคุณควรกังวลเกี่ยวกับมัน (หรือค่อนข้างพิจารณาในการออกแบบของคุณ) Tantalums มีชื่อเสียงในด้านการได้รับความเสียหายอย่างหนัก ระดับแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าถูกละเมิดเพียงครั้งเดียวและเพียงสั้น ๆ

ตัวอย่างแนวทางการใช้งานจาก AVX, KEMET และอื่น ๆ มีแนวโน้มที่จะให้ข้อมูลที่คล้ายกัน:

1.2.4 ผลของการกระชาก

ตัวเก็บประจุแทนทาลัมและOxiCap®แบบทึบมีความสามารถ จำกัด ในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟกระชาก นี่เป็นเรื่องปกติเหมือนกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าอื่น ๆ ทั้งหมดและเนื่องจากความจริงที่ว่าพวกมันทำงานภายใต้แรงดันไฟฟ้าที่สูงมากทั่วทั้งอิเล็กทริก ตัวอย่างเช่นตัวเก็บประจุแทนทาลัม 6 โวลต์มีสนามไฟฟ้า 167 kV / mm เมื่อทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด ตัวเก็บประจุOxiCap®ทำงานที่สนามไฟฟ้าน้อยกว่า 167 kV / mm [... ] ตัวเก็บประจุแทนทาลัมชนิดแข็งและOxiCap®มีความสามารถในการรักษาตัวเองโดยชั้นเซมิคอนดักเตอร์แมงกานีสไดออกไซด์ที่ใช้เป็นแผ่นลบ อย่างไรก็ตามสิ่งนี้มีข้อ จำกัด ในการใช้งานความต้านทานต่ำ ในกรณีที่วงจรความต้านทานต่ำตัวเก็บประจุมีแนวโน้มที่จะถูกเน้นโดยกระแสไฟกระชาก

Derating ตัวเก็บประจุเพิ่มความน่าเชื่อถือของส่วนประกอบ [... ] ในวงจรที่มีประจุหรือคายประจุอย่างรวดเร็วแนะนำให้ใช้ตัวต้านทานป้องกัน1Ω / V หากเป็นไปไม่ได้ควรใช้ตัวเก็บประจุแทนทาลัมถึง 70% [ ... ]

( ที่มา )

นอกจากนี้การเหนี่ยวนำของสายไฟระหว่างแหล่งที่มาของคุณและอินพุตของอุปกรณ์อาจทำให้เกิดเสียงเรียกเข้าพร้อมกับตัวเก็บประจุอินพุตซึ่งอาจนำไปสู่แรงดันไฟฟ้าที่สูงอย่างไม่คาดคิดและการละเมิดค่าสูงสุด ระดับแรงดันไฟกระชาก พวกเขาบอกให้คุณใช้ Derating 70% (!) ด้วยเหตุผลเมื่อใช้แทนทาลัมแคป

ตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรติคใช้การละเมิดมากขึ้น

— zebonaut
แหล่งที่มา

0

เหตุผลหลักที่ฉันรู้สำหรับการจัดอันดับปัจจุบันระลอกคือความร้อนที่สร้างขึ้นโดยปัจจุบันทำงานผ่าน ESR ของตัวเก็บประจุ สำหรับกรณีที่เปิดเครื่องมีเพียงเหตุการณ์เดียวเท่านั้นและนั่นจะไม่สร้างความร้อนมากพอที่จะสร้างความเสียหายให้กับองค์ประกอบ

คุณสามารถคำนวณการไหลเข้าของกระแสได้อย่างง่ายดาย แบ่งแรงดันไฟฟ้าอินพุตโดย ESR ของตัวเก็บประจุ; นี่เป็นการไหลเข้าสูงสุดที่ถูกต้องในตอนเริ่มต้น แน่นอนว่าสมการเชิงอนุพันธ์ของการชาร์จหมายความว่ามันจะเริ่มเห็นกระแสไฟฟ้าที่ลดลงทันที

— จอนวัต
แหล่งที่มา