コンデンサ突入電流

私は電力制御回路をフィルタリングする必要があり、いつものように多くのコンデンサを並列に使用しています。これらのコンデンサの一部はタンタルまたはアルミニウムポリマータイプであり、リップル電流定格は3アンペア程度です...通常の動作ではリップル電流は問題ありませんが、バッテリーを最初に回路に取り付けたとき、コンデンサは短絡回路のように動作し、リップル電流を超える大きな突入電流を消費します。

これらについて心配し、コンデンサを充電するためにある種のスロースタート回路を作成する必要がありますか、それとも問題ありませんか？

回路例：

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

後で過渡現象がコンデンサから供給されるため、NTCは正常に動作するはずです。

ただし、これは非常に単純なソフトスタート回路で、MOSFETゲートのRC回路で一般的に見られるものとはわずかに異なります。NPNのエミッタに負帰還を追加して、立ち上がり時間をより予測可能に制御します。
免責事項-私はこの回路をテストしていませんが、SPICEですぐに一緒に投げられます。明らかに、目的に合わせて値を変更できます。

編集-MOSFET部品番号は推奨ではなく（Zebonautに感謝）、単なるランダムなSPICE部品です。回路要件に適した部品を選択してください。NPNは任意の汎用部品（2N3904など）にすることができます

シミュレーション：

これらのアプリケーションノートも参照してください。

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。

入力電流が非常に少ない場合は、インダクタ電流制限を試してください。

私は別のフォーラムの投稿からいくつかの単語を書き換えているだけです

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

「可能な最大電流ピークはVpeak * 2 /（w * L）です。ただし、インダクタは突入電流を制限するだけでなく、定常状態電流も制限するため、値が変化しないように選択する必要があります。つまり、これは、通常5アンペアを消費するが100アンペアの突入電流を持つデバイスがある場合、突入電流を20アンペアまたはそれ以上に制限するインダクタを選択する必要があることを意味します。突入期間が過ぎても、デバイスは正常に動作します。

また、インダクタを使用するときは、回路から突然切断したり、他のコンポーネント（スイッチを含む）を吹き飛ばさないように注意する必要があります。

インダクタと、突入時間が過ぎた後にインダクタを短絡するある種のスイッチング回路を使用できる場合があります。」

突入電流を計算してみてください。これには、コンデンサのESRに基づく2つの要素と、i = C * dV / dTに基づく2つの要素が含まれます。参照する。LDOの突入電流に関する質問

必要な最大電流について確認してください。

低電流設計では、インダクタと保護を使用することが可能です。

タンタルコンデンサには最大ピーク電流定格があり、実際にそれを心配する必要があります（むしろ、設計で考慮してください）。タンタルは、最大の場合でも深刻な損傷を受けることで有名です。電圧または電流の定格に違反するのは1回だけで、短時間だけです。

AVX、KEMETなどのアプリケーションガイドラインの例から、同様の情報が得られる可能性があります。

1.2.4サージの影響

固体タンタルおよびOxiCap®コンデンサは、電圧および電流サージに耐える能力が限られています。これは他のすべての電解コンデンサと共通しており、誘電体全体に非常に高い電気的ストレスがかかった状態で動作するためです。たとえば、6ボルトのタンタルコンデンサは、定格電圧で動作したときに167 kV / mmの電界を持ちます。OxiCap®コンデンサは、167 kV / mmを大幅に下回る電界で動作します。[...]固体タンタルコンデンサとOxiCap®は、負極板として使用される二酸化マンガン半導体層によって提供される自己修復機能を備えています。ただし、これは低インピーダンスのアプリケーションでは制限されます。低インピーダンス回路の場合、コンデンサは電流サージによってストレスを受ける可能性があります。

コンデンサのディレーティングにより、コンポーネントの信頼性が向上します。[...]急速に充電または放電する回路では、1Ω/ Vの保護抵抗を推奨します。これが不可能な場合、タンタルコンデンサには最大70％のディレーティング係数を使用する必要があります。[...]

（ソース）

また、ソースとデバイスの入力間のワイヤのインダクタンスにより、入力コンデンサとともにリンギングが発生する可能性があります。これにより、予期しない高電圧と最大値の違反が発生する可能性があります。サージ電圧定格。タンタルキャップを使用する場合、理由により70％（！）のディレーティングを使用するように指示されます。

アルミ電解コンデンサはさらに酷使されます。

リップル電流定格について私が知っている主な理由は、コンデンサのESRを流れる電流によって生じる熱です。ターンオンケースの場合、イベントは1つだけであり、本当に難解なことが起こっていない限り、コンポーネントを損傷するほどの熱は蓄積されません。

突入電流を簡単に計算できます。入力電圧をコンデンサのESRで除算します。これは、開始時の最大突入電流です。もちろん、充電の微分方程式は、すぐに低い電流が流れ始めることを意味します。