Pregunta sobre la corriente de irrupción en LDO

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Tengo una duda con la limitación de la corriente de entrada para un LDO. Para entender eso, me referí a la literatura antigua de condensadores y otros. Tengo algunos argumentos conflictivos que necesito aclarar:

  1. Esto es de Wikipedia:

      

    Se sabe que la corriente en un condensador es       : la corriente máxima de entrada dependerá de la capacitancia C y de la       Tasa de variación de la tensión (dV / dT). La corriente de irrupción será       aumenta a medida que aumenta el valor de la capacitancia y la corriente de arranque       aumentará a medida que aumenta la tensión de la fuente de alimentación. Esta       El segundo parámetro es la principal preocupación en la potencia de alto voltaje.       sistemas de distribución. Por su naturaleza, fuentes de poder de alto voltaje.       entregará alta tensión en el sistema de distribución. Capacitivo       las cargas estarán sujetas a altas corrientes de arranque al encenderse.       El estrés a los componentes debe ser comprendido y minimizado.

    Este pasaje dice que la corriente de entrada depende de la capacitancia Valor, voltaje que se le aplica.

  2. Según mi entendimiento básico: para cambios repentinos, el capacitor es corto y el capacitor no permitirá cambios repentinos en el voltaje. Por lo tanto, cuando conectemos la alimentación en ese instante, C será corto y tendrá un voltaje de 0 en todo. Por lo tanto, la corriente máxima dependerá de la ESR del límite y de cualquier resistencia de trayectoria en serie. No depende del valor de la capacitancia. Este pasaje dice: la corriente de arranque depende de la ESR de la tapa y no del valor del capacitor, lo que contradice el pasaje anterior.

De todo esto, ¿cómo podemos calcular la cantidad de transitorios que habrá?

Una confusión más: la mayoría de los reguladores especifican la velocidad de giro controlada de la salida para mitigar los problemas de limitación de la corriente de entrada. Pero la limitación de la velocidad de giro funcionará para los condensadores conectados en el lado de salida. Pero habrá condensadores que se conectarán en el lado de entrada del regulador. ¿Tendrán esas grandes corrientes?

    
pregunta user19579

2 respuestas

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Está asumiendo que el condensador será realmente corto, lo cual no será así, el voltaje nunca aumentará infinitamente rápido; recuerde que hay inductancia y resistencia en la vida real para limitar las cosas. Si observamos la fórmula de corriente a través de un condensador:

\ $ I = C \ cdot \ dfrac {dV} {dt} \ $

Podemos ver que I depende del valor del límite y de la rapidez con que aumenta la fuente de voltaje. Sin embargo, la fórmula no incluye la ESR, por lo que debemos permitir esto por separado.
Esto significa que tanto el valor de límite / tiempo de aumento como / o el ESR puede limitar la corriente de pico, lo que significa que si el tiempo de aumento es lo suficientemente rápido, el ESR limitará la corriente de pico. Sin embargo, si el resultado de la fórmula anterior es mucho más bajo que V / ESR, estará limitado por el valor de capacitancia o el tiempo de aumento de voltaje. Puede ver ambos efectos a la vez, inicialmente al encender con un rápido aumento de tiempo, habrá un efecto divisor de voltaje entre la resistencia del cableado y el ESR, luego el capacitor se carga como lo haría normalmente.

Si nos fijamos en un par de ejemplos, usando el mismo tiempo de subida de 1ns a 1V, pero diferente ESR / Cap Value / Wiring Resistance.

Con un condensador de 100uF, 1mΩ ESR, 1mΩ de cableado:

SinESR,esperaríamosqueI=100uF*(1V/1ns)=100kA.Sinembargo,laresistenciadelcableadoylaESRdelcondensadorsedividenparalimitarlascosasa500Ainicialmente,luegoelcondensadorsecargaa1V.

Ahora, si reducimos el valor del condensador a 10pF, pero mantenemos todo lo demás igual, la corriente está limitada por el valor de capacitancia: I = 10pF * (1V / 1ns) = 10mA:

ElESRnotieneningúnefectoaquí.

Ahora,sisimulamosunasituaciónmásrealistaconelcondensadorde100uF,lainductanciadelcableadode100nHylaresistenciaincrementadade10mΩylaresistenciade50mΩESRobtenemosalgocomoesto,dondetodofuncionaenconjuntoparalimitarlacorrientedepico:

Estas son simulaciones muy simplistas, podría continuar y agregar los condensadores ESL, corriente de fuga, capacitancia parásita del cableado, etc.

Sobre los condensadores en el lado de entrada del regulador, sin limitarse, estarán sujetos a grandes corrientes en el encendido, independientemente de la limitación de la velocidad de giro en el lado de salida.

    
respondido por el Oli Glaser
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Estoy un poco tarde con esta respuesta, pero puede ayudar a otros y en el futuro.

En este momento no tengo mi memoria USB para mostrarte un gráfico típico de In rush current. Pero hice uno con una resistencia de 0.1 ohmios en serie. No es perfecto, la gráfica muestra el voltaje, cada 100 mV = 1 amp. Este fue un tántum de 47uF dV = 12V / 10uS calculado a 56.4Apeak. La trama muestra alrededor de 22Apeak.

UnESRbajoayudaafiltrar.Dichoesto,sisudiseñovealgoquenosealatemperaturaambiente,debeintentarlodenuevoenfrío.LaESRdelamayoríadelostiposdetapasaumentadrásticamenteabajastemperaturas. Unejemplodearribaindicaquelaentradaes1V,sí,puedeobtenertapasdecerámicade100uFa1V.Sinembargo,elcircuitooriginales12Vy22uF//4X2.2uF=31uFAVXtieneunvalorde47uF,16V1210encerámicaX5R,lascerámicastienenunESRbajo.Recomendado.NEMCOproduceTantalumdebajaESR.Conunpicoenesos,lastemperaturasdereflujosinplomomásaltaspermitenqueestastapasseanmuyconfiables.MásqueKEMET,yAVX.Comofiltrodeentrada,debereducirlatensión,laregladeorodel150%,laentradade12Vrequiereunlímitede25V. Noutilicetapaselectrolíticas.InclusosiafirmanquesondebajaESR.LaESRcambiadrásticamenteconelfrío.Otratapaquesedebeusar(nosesabe)esunatapaOS-Con,esorgánica.PareceunelectrolíticoperolomantienebajoenESRinclusoenfrío.ESResimportanteporque,comomencionaste,estásfiltrando.ElsuministroVyadeberíaestarfiltrado,porloqueelfiltradodesupartedeberíasermínimo.

Puedemodelartodoloquequiera,lascosassucedentanrápidoyendiferentesmomentos,losparásitosafectaránelresultadodesumodelo.Porlotanto,mejorseaexcelenteenelmodelado.Parairrupción,selodejoalosmodelosdeVictoriaSecret. Lomejorquepuedehaceresunamediciónreal,uninterruptordemercurio(eliminarelrebotedelinterruptor)osiestáenbuenascondiciones,serecomiendauncomplementoactivoyunasondadecorriente.Elcircuitodearranquesuaveenlapáginaanterioresbueno,podríasimplificarse.Laparteimportanteescargarlapuertaaunavelocidadlenta,queasuvezcomienzaaconducirDaSaunavelocidadlenta.RecuerdeacercadeRDSonylacorrientecontinuamáximaDaS

Otraformaes,paraasegurartedequetuentradaVestélimpia,mencionaslasunidadesdelmotor.EncuentreeldeltatípicoenV,basadoenelcambiodecarga(actual).Siesposiblenohaytapas,paraencontrarelpeordeloscasos.

Esposiblequesesorprenda,unbuensuministrodeberíatenerunabuena"regulación de la carga"; si no está luchando contra algo que nunca filtrará. +/- 1% a 2% es buena regulación de carga. Un buen suministro también debe ser silencioso, (SHHHHHH) debe ser muy silencioso.

Si el suministro llega a su circuito a través de un conector, coloque un .1uF (alta frecuencia) // 1uF o pedidos de 10 > directamente (lo más cerca posible) en la entrada al tablero. Y nuevamente a la derecha en la entrada a su IC bypass cap .1 o .01uF. Su ingreso rápido no será un problema Ctotal = 1.11uF o 2.11uF. Debe comprobar la corriente de ondulación en la línea de 12V. De nuevo una sonda de corriente para esto. Esto es todo lo que necesita para un filtro. Para verificar si hay ruido (no muchos lo hacen correctamente) use la sonda X1 solamente (X10 amp en la sonda puede amplificar el ruido) X10 puede darle una lectura falsa, NO use el cable de la sonda. Esto es una antena. Use un resorte para GND (algunas veces las sondas vienen con) haga su propio cable de bus, o si el acceso a la entrada V es amplio, simplemente use un destornillador para GND.

Por cierto, como descargo de responsabilidad, no tengo mi título de ingeniero. Pero MUCHOS años de experiencia diseñando fuentes de alimentación.

Aquí se me ocurrió una forma precisa para filtrar la fuente de alimentación, como dije anteriormente, esto ya debería hacerse. A menos que el 12V suministrado sea diseñado por usted. Yo no podría haber dicho esto mejor. Todo lo que dije está en este informe altamente profesional. Por ingenieros titulados. He trabajado con los mejores gurús de fuentes de alimentación, y he recogido una cosa o dos.

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Gracias Joe Jendrasiak Ingeniero técnico

    
respondido por el Joe Jendrasiak

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