电容器浪涌电流

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我必须对电源控制电路进行滤波，并且像往常一样，我在并联使用许多电容器。这些电容器中的一些是钽或铝聚合物类型的，额定的纹波电流为3安培左右。在正常操作中，纹波电流会很好，但是当电池首次连接到电路时，我希望电容器会就像短路一样，消耗的浪涌电流超过其纹波电流。

我是否需要担心这些并建立某种慢速启动电路来为电容器充电，或者还好吗？

电路示例：

原理图

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

capacitor inrush-current

— 费恩斯坦
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“必须担心”是一个相当广泛的问题。它确实取决于源和负载的功能。无论如何，在您的电压输入端使用某种NTC可能不是一个坏主意。但是我们需要有关应用程序大小/类型的更多信息。另外，我想稍微改变单个电容器的值以优化总频率响应。我可以使用一个4.7，一个2.2，一个1.0和一个0.1代替五个2.2uF的上限。这样的东西。

— scld

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@ChrisL是一个不错的答案，您应该将其发布为一个。

— 安迪（aka）

克里斯（Chris），我宁愿没有NTC，因为这是电机控制应用程序，并且预期会有大电流

— 突跳

随之而来的是某种调节器吗？

— 马特·杨

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NTC应该可以正常工作，因为稍后会从电容器提供任何瞬态电压。

但是，这是一个非常简单的软启动电路，与MOSFET栅极上的RC电路常见的软启动电路相差很小-我向NPN的发射极添加了一些负反馈，以更可预测地控制上升时间。
免责声明-我没有测试过该电路，只是迅速将其放入SPICE中，希望我不会错过任何愚蠢的东西。显然，您可以更改值以适合您的目的。

在此处输入图片说明

编辑-MOSFET零件号不是推荐值（感谢Zebonaut），而只是一个随机的SPICE零件。确保根据电路要求选择合适的零件。NPN可以是任何通用部分（例如2N3904）

模拟：

在此处输入图片说明

— 奥利·格拉瑟（Oli Glaser）
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该MOSFET电路美观大方。但是，请务必检查MOSFET的安全工作区（在这种情况下：fairchildsemi.com/ds/FD/FDS4559.pdf，第9页）。电流约为 15 mA（如此处所示），一切都很好，但是在12 V时超过100 mA已经太高了。对于额定电流为3.5 A的设备而言，这是非常意外的！这是一个鲜为人知但很常见的陷阱，尤其是对于在此类热插拔（线性模式）电路中使用的，专为开关应用而设计的现代MOSFET。另请参阅：electronics.stackexchange.com/a/36625/930

— zebonaut

@Oli Glaser，您认为可以将此电路与像这样的反向电压保护相结合吗？hackaday.com/2011/12/06/带ap

— fet的反向电压

@mFeinstein-是的，我认为应该可以正常工作。

— 奥利·格拉瑟

@zebonaut-好的一点，我实际上只是从LTSpice的列表中随机选择了一个FET，因此，零件编号根本就不是建议（我经常忘记提及这一点）。您对SOA图是完全正确的，对于很好地了解零件非常有用（正如您所说，许多MOSFET设计时都考虑了开关，有些甚至在SOA图上甚至没有DC额定值）

— Oli Glaser

@OliGlaser我之所以这样问，是因为在Hackaday提出的电路中，MOSFET是反向的，因此它的内部二极管（模拟中未显示）阻止任何以错误方向流动的电流。

— mFeinstein

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也请遵循这些应用笔记。

如果输入电流非常小，请尝试使用电感器电流限制。

我只是在另一个论坛的帖子中改写几句话

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

“可能的最大电流峰值为Vpeak * 2 /（w * L）。但是，电感器不仅会限制浪涌电流，还会限制稳态电流，因此您必须选择该值以使其不会改变原来的电流消耗太多。所以，这意味着，如果您的设备正常消耗5安培的电流，但具有100安培的浪涌电流，则必须选择一个电感，将浪涌电流限制在20安培左右，以便浪涌期结束后，设备仍可正常运行。

另外，在使用电感器时，必须注意不要突然将它们与电路断开，否则可能会烧毁其他组件，甚至开关。

您可能可以使用电感器和某种开关电路，在浪涌时间结束后使电感器短路。”

尝试计算涌入电流，其中包含2个因素，一个基于电容器的ESR，另一个基于i = C * dV / dT，计算两者均取最小值。参考。有关LDO浪涌电流的问题

检查所需的最大电流。

对于低电流设计，采用电感器和保护器可能是可行的。

— 用户名
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钽电容器确实具有最大峰值电流额定值，您确实应该担心它（或者在设计中考虑它）。钽因严重损坏而臭名昭著。电压或电流额定值仅被违反一次，并且只是短暂违反。

AVX，KEMET和其他公司的示例应用程序指南可能会为您提供类似的信息：

1.2.4浪涌的影响

固态钽电容器和OxiCap®电容器承受电压和电流浪涌的能力有限。这与所有其他电解电容器相同，这是由于它们在电介质两端承受很高的电应力的情况下工作。例如，在额定电压下运行时，6伏钽电容器的电场为167 kV / mm。OxiCap®电容器在低于167 kV / mm的电场下工作。固态钽电容器和OxiCap®具有用作负极板的二氧化锰半导体层所具有的自我修复能力。但是，这在低阻抗应用中受到限制。在低阻抗电路的情况下，电容器可能会受到电涌的压力。

使电容器降额可以提高组件的可靠性。在快速充电或放电的电路中，建议使用1Ω/ V的保护电阻。如果无法做到这一点，则应在钽电容器上使用高达70％的降额因数。[...]

（资料来源）

同样，电源和设备输入之间的导线电感可能会与输入电容器一起引起某些振铃，这可能会导致意外的高电压并违反最大值。浪涌电压额定值。他们告诉您使用钽电容时，会降低70％（！）。

铝质电动电容器会更多地被滥用。

— Zebonaut
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我知道纹波电流额定值的主要原因是流过电容器ESR的电流所产生的热量。对于开机情况，只有一个事件，除非发生真正深奥的事情，否则不会积聚足够的热量来损坏组件。

您可以轻松计算浪涌电流；将输入电压除以电容器的ESR；这是刚开始时的最大浪涌电流。当然，充电的微分方程意味着它将立即开始看到较低的电流。

— 乔恩·瓦特
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