Pregunta sobre la corriente de irrupción en el LDO

Question

Tengo una duda con la limitación de la corriente de entrada para un LDO. Para entenderlo, me remití a la vieja literatura de los 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 de entrada máxima dependerá de la capacidad C y de la la tasa de cambio del voltaje (dV/dT). La corriente de entrada aumentan a medida que aumenta el valor de la capacitancia, y la corriente de entrada aumentará a medida que el voltaje de la fuente de energía se incremente. Este El segundo parámetro es de interés primario en la energía de alto voltaje sistemas de distribución. Por su naturaleza, las fuentes de energía de alto voltaje entregará alto voltaje al sistema de distribución. Capacitivo las cargas estarán sujetas a altas corrientes de entrada al encenderse. La tensión de los componentes debe ser entendida y minimizada.

   Este pasaje dice que la corriente de entrada depende de la capacidad valor, el voltaje a aplicar a ella.

2. Desde mi entendimiento básico: para cambios repentinos el condensador es un cortocircuito y el condensador no permitirá ningún cambio en el voltaje de repente. Así que, cuando encendamos la energía en ese instante C estará en cortocircuito teniendo 0 voltaje a través de él. Así que la corriente máxima dependerá de la ESR de la tapa y de cualquier resistencia de la trayectoria en serie. No depende del valor de la capacitancia. Este pasaje dice: La corriente de entrada depende de la ESR de la tapa y no del valor del condensador, lo que contradice el pasaje anterior.

A partir de todo esto, ¿cómo podemos calcular cuánto transitorio habrá?

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

Answer 1

Estás asumiendo que el condensador será un verdadero cortocircuito, lo que no será, el voltaje nunca subirá infinitamente rápido - recuerda que hay inductancia y resistencia en la vida real para limitar las cosas. Si miramos la fórmula de la corriente a través de un condensador:

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

Podemos ver que depende del valor del tope y de la rapidez con la que sube la fuente de voltaje. Sin embargo, la fórmula no incluye la ESR, así que tenemos que tener en cuenta esto por separado.
Esto significa que tanto el valor límite/tiempo de subida y/o la ESR puede limitar la corriente máxima, lo que significa que si el tiempo de subida es lo suficientemente rápido, la corriente máxima estará limitada por la ESR. Sin embargo, si el resultado de la fórmula anterior es muy inferior a V/ESR, entonces estará limitada por el valor de la capacidad, o el tiempo de aumento del voltaje.
Puedes ver ambos efectos a la vez - inicialmente en el encendido con un tiempo de subida rápido, habrá un efecto divisor de voltaje entre la resistencia del cableado y la ESR, luego el condensador se carga como lo haría normalmente.

Si miramos un par de ejemplos, usando el mismo tiempo de subida de 1ns a 1V, pero diferente ESR/Valor límite/Resistencia del cableado.

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

Sin ESR, esperaríamos I = 100uF * (1V/1ns) = 100kA. Sin embargo, la resistencia del cableado y la ESR del condensador se dividen para limitar las cosas a 500A inicialmente, luego el condensador se carga a 1V.

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

La ESR no tiene efecto aquí.

Ahora si simulamos una situación más realista con el condensador de 100uF, la inductancia del cableado de 100nH y el aumento de la resistencia de 10mΩ resistencia del cableado y 50mΩ ESR obtenemos algo como esto, donde todo funciona conjuntamente para limitar la corriente de pico:

Estas son simulaciones muy simplistas, podrías seguir y añadir los condensadores ESL, corriente de fuga, capacitancia parásita del cableado, etc.

En cuanto a los condensadores en el lado de entrada del regulador, sin limitarlos, estarán sujetos a grandes corrientes en el momento de la puesta en marcha, independientemente de la velocidad de giro que limite en el lado de salida.

Answer 2

Estoy un poco atrasado con esta respuesta, pero puede ayudar a otros y en el futuro.

No tengo mi memoria USB para mostrarte un típico argumento de "In Rush". Pero hice una con una resistencia de 0,1 ohmios en serie. No es perfecto, el gráfico muestra el voltaje, cada 100mV=1amp. Este era un tántalo 47uF dV=12V/10uS calculada a 56.4Apeak. La trama muestra alrededor de 22Apeak.

Una baja ESR ayuda a filtrar. Dicho esto, si tu diseño ve algo más que la temperatura ambiente, deberías intentarlo de nuevo en frío. La ESR de la mayoría de los tipos de tapas aumenta drásticamente a bajas temperaturas. Un ejemplo anterior establece que la entrada es de 1V, sí puedes obtener tapas de cerámica de 100uF a 1V. Sin embargo, el circuito original es de 12V y 22uF//4X2.2uF=31uF AVX tiene 47uF, 16V 1210 valor en cerámica X5R, La cerámica tiene baja ESR. Recomendado. NEMCO hace tántalos de baja ESR. Toma un pico en esos, los tiempos más altos de reflujo sin plomo permite que estos tapones sean muy confiables. Más que KEMET, y AVX. Como filtro de entrada necesitas reducir el voltaje, regla empírica 150%, la entrada de 12V requiere una tapa de 25V. No use tapones electrolíticos. Aunque digan que son de baja ESR. La ESR cambia drásticamente en frío. Otra tapa que se debe usar (no muchos saben) es una tapa OS-Con, es orgánica. Parece un electrolítico pero mantiene baja la ESR incluso en frío. La ESR es importante porque, como mencionaste, está filtrando. El suministro de V ya debería estar filtrado, así que el filtrado por su parte debería ser mínimo.

Puedes modelar todo lo que quieras, las cosas suceden tan rápido y en diferentes momentos, que los parásitos afectarán al resultado del modelo. Así que mejor que seas excelente modelando. Para la irrupción, dejo eso a las modelos de Victoria Secret. Lo mejor es una medición real, interruptor de mercurio (eliminar el rebote del interruptor) o si eres bueno se recomienda un plugin caliente y una sonda de corriente. El circuito de arranque suave de la página anterior es bueno, podría simplificarse. La parte importante es cargar la puerta a un ritmo lento, que a su vez empieza a conducir de D a S a un ritmo lento. Recuerde sobre el RDSon y la corriente continua máxima D a S.

Otra forma es, para asegurar que la entrada V está limpia, mencionas los motores. Encuentra el típico delta en V, basado en el cambio de carga (corriente). Si es posible sin tapones, para encontrar el peor caso.

Te sorprenderá, un buen suministro debe tener una buena "regulación de carga" si no estás luchando contra algo que nunca filtrarás. +/-1% a 2% es una buena regulación de carga. Un buen suministro también debe ser silencioso, (SHHHHHH) ser muy silencioso.

Si el suministro llega a tu circuito a través de un conector pon un .1uF (alta frecuencia)//1uF u órdenes de 10 > directamente (lo más cerca posible) en la entrada al tablero. Y otra vez justo en la entrada de la tapa de derivación del circuito integrado Su entrada no será un problema Ctotal=1.11uF o 2.11uF. Deberías comprobar la corriente de ondulación en la línea de 12V. Otra vez una sonda de corriente para esto. Esto es todo lo que necesitas para un filtro. Para comprobar si hay ruido (no muchos lo hacen correctamente) utilice sólo la sonda X1 (X10 el amplificador en la sonda puede amplificar el ruido) X10 puede darle una lectura falsa, NO utilice la sonda gnd plomo. Esto es una antena. Use un resorte para GND (a veces las sondas vienen con) haga el suyo con el cable de bus, o si el acceso a la entrada V es espacioso, simplemente use un destornillador para GND.

Por cierto, como una renuncia, no tengo mi título de ingeniero. Pero tengo muchos años de experiencia en el diseño de fuentes de alimentación.

Aquí se ha encontrado una forma precisa para el filtrado de la fuente de alimentación, como ya he dicho, esto ya debería hacerse. A menos que el suministro de 12V sea diseñado por usted. Yo mismo no podría haber dicho esto mejor. Todo lo que dije está en este informe altamente profesional. Por los grados de engrane. He trabajado con los mejores gurús del suministro de energía que hay, y he cogido una o dos cosas.

http://e2e.ti.com/support/power_management/simple_switcher/w/simple_switcher_wiki/2243.understanding-measuring-and-reducing-output-voltage-ripple.aspx

Gracias. Joe Jendrasiak Ingeniero técnico