Combata la corriente de irrupción con PTC, ¿bien o no?

Para alimentar un amplificador, utilizo una batería lipo de 3,7 v (4000 mah) o dos baterías 18650 de 3,7 v (4000 mah) en paralelo con un convertidor elevador CC/CC que aumenta el voltaje a 24,2 voltios. El circuito funciona bastante bien.

En el lado de la carga (salida) del convertidor CC/CC, utilizo un condensador de 25 V y 4700 uF que presenta un problema, la corriente de entrada (durante la carga) durante aproximadamente un segundo cuando se enciende. No es una situación saludable, quiero evitar esto.

Leí mucho sobre la corriente de irrupción y parece que hay muchas opciones para luchar contra ella, pero no tengo claro cuál es la mejor. Espero que pueda ser tan simple como poner un componente 'simple' en el circuito sin perder demasiado esfuerzo. El condensador es realmente útil, especialmente a un volumen alto con muchos graves.

Así que vine a lo largo de los termistores NTC y PTC. El NTC no se ajusta a la situación y podría ser riesgoso cuando el dispositivo se apaga y se vuelve a encender cuando el NTC no se enfría, por lo que no elimina la corriente de irrupción. El calor desechado (energía desperdiciada) también es algo que no me gusta.

El PTC es lo contrario, pero ¿qué tan rápido es? ¿Realmente combate la corriente de irrupción? ¿Porque el PTC se calienta cuando hay mucha corriente, pero supongo que lleva algún tiempo calentarse (y, por lo tanto, consumir algo de corriente) antes de habilitar la protección?

Antes de decidirme a comprar un montón de estos termistores PTC, me gustaría escuchar/aprender/conocer algunos consejos de ustedes, profesionales.

Preguntas que tengo:

  1. ¿Un PTC evita la corriente de entrada desde el principio (qué tan preciso)?
  2. ¿Un PTC influye en el rendimiento del condensador (o en todos los logros de la fuente de alimentación)?
  3. El amperaje, ¿es esta la corriente máxima que puede manejar el PTC o es la cantidad máxima de corriente que usará?

La siguiente pregunta es, ¿ayudará dividir la capacitancia en varios capacitores con la misma cantidad en paralelo para reducir la corriente de entrada? O al menos para reducir el tiempo de la corriente de irrupción.

¿Estás seguro de que la corriente de entrada es un problema? ¿Qué te preocupa? ¿Carga en el convertidor o carga en la batería? ¿Cuál es la corriente máxima durante la irrupción (en ambos lados del convertidor)? ¿Cuál es la corriente de diseño del convertidor?
4700 uF es un poco ridículo. Lo más fácil sería usar un condensador más pequeño. Además, ¿qué problema específico está causando la irrupción? Tal vez haya alguna otra manera de lidiar con eso. Una solución es utilizar una resistencia en serie con el condensador. Y omita la resistencia con un MOSFET. Alguna señal encenderá el MOSFET después de que el condensador se haya cargado la mayor parte del camino.
El convertidor tiene un máximo de 2A pero no es el problema, también ocurre sin carga, una caída, el led se atenúa durante un segundo (se desvanece). Es como un cortocircuito por un corto período de tiempo porque el capacitor necesita cargarse. Me preocupa el daño. No conozco la corriente de irrupción porque no puedo medirla.
¿Por qué 4700uf es ridículo? Debe alimentar un amplificador.
@marcelm: En ambos lados, por supuesto. Creo que la corriente de entrada es la máxima como un cortocircuito. El condensador no tiene resistencia.
Por lo general, uso convertidores CC-CC que tienen una función de "arranque suave", de esa manera no obtiene corriente de entrada.
Estos son los que uso: nl.aliexpress.com/item/… y nl.aliexpress.com/item/… La imagen del último enlace no tiene diodo pero realmente está ahí.
@Majenko: ¿Algún número de modelo/número de pieza? ¿Enlaces?
No para impulsar los de la mano. Puedo mirar más tarde.
¿Cuál es la potencia de salida o las especificaciones del amplificador?
@mkeith: Como dije y expliqué antes, no tiene nada que ver con el amplificador. Leer 8 comentarios de vuelta.
Hago estas preguntas por una razón.
@mkeith: "sucede también sin carga", 8 comentarios atrás. La carga puede ser cualquier cosa, no se trata de la carga, se trata de cargar el capacitor y la corriente de irrupción causada por él. Dijiste: "Hago estas preguntas por una razón". ¿Que razón?
Existe una relación entre la carga y el tamaño requerido de la fuente de alimentación. Creo que la corriente de salida de su fuente de alimentación podría ser demasiado baja. Conocer la carga también ayudaría a decidir qué tamaño de capacitor es razonable. No soy un diseñador de audio, pero lógicamente, el audio no tiene cambios bruscos en la corriente como lo hacen los circuitos digitales, por lo que no debería necesitar un condensador grande si el suministro es capaz de entregar suficiente corriente.
@mkeith: Como dije antes, no se trata del amplificador, se trata del convertidor CC/CC y este condensador LS 25v 4700uF. Sucede con O sin carga, Amp no tiene nada que ver con eso. Debido a que el convertidor CC/CC emite 24,2 V, ¿tal vez usar un condensador de 25 V está demasiado cerca de sus límites? ¿Podría ser esa una razón?
¿Hay una mini placa soldada (pcb lista para usar) que pueda hacer esto por mí? ¿Cuál es el nombre o número de pieza/número de modelo si hay alguno disponible? ¿algo como esto? trottercontrols.com/products/75/inrush-current-limiting-pcb Debe ser capaz de manejar 5A/6A, eso será excelente. El convertidor CC/CC que hice se ha mejorado ahora (dos en paralelo que funcionan de manera excelente) y puede manejar 4A máx.

Respuestas (4)

1) No, un PTC no ayudará desde el principio. Tiene razón en que lleva algún tiempo reaccionar a la alta corriente antes de que se dispare o limite la corriente. Por lo tanto, solo se trata de si se disparará lo suficientemente rápido para sus necesidades. Los picos de corriente muy cortos a menudo no se notan.

2) Sí, un PTC influye un poco en el rendimiento. Ya que está en serie con el voltaje de entrada y tiene cierta resistencia. Si esta resistencia causará un problema depende de muchas cosas. Principalmente, la caída de voltaje permitida, la corriente máxima y la resistencia del PTC real seleccionado.

3) No está claro a qué amperaje se refiere. Las hojas de datos de los PTC normalmente incluyen varios amperajes.

Dividir los condensadores no ayudará.

Parece que lo que sucede es que cuando hay una gran demanda de corriente, la fuente de alimentación no puede satisfacer la demanda, por lo que el voltaje de salida del regulador comienza a disminuir. Esto es lo que hace que los LED se atenúen. Puede ser que necesite una fuente de alimentación con más capacidad para evitar este problema en lugar de usar un condensador grande.

Muchos diseños de amplificadores de audio en la web utilizan un transformador reductor/rectificador de puente/condensador de filtro como fuente de alimentación. A menudo, este tipo de suministro utiliza condensadores realmente grandes para tratar de suavizar la ondulación de 100 o 120 Hz. Pero su suministro, dado que es un convertidor CC-CC, probablemente no necesite un condensador tan grande. No creo que debas rechazar automáticamente la idea de usar un condensador más pequeño.

Si su diseño contiene un microprocesador, puede considerar usar una resistencia de potencia simple para limitar la corriente de entrada al capacitor y usar un MOSFET de potencia para derivar la resistencia después del encendido. El microprocesador encendería el MOSFET durante el encendido (después de un cierto retraso) y lo apagaría durante el apagado.

Si su diseño NO contiene un microprocesador, aún podría diseñar un circuito simple para apagar el MOSFET hasta que el voltaje del capacitor alcance más de 20 V, digamos. Esto eliminaría la mayor parte de la irrupción.

Alguien podría dar una mejor respuesta si incluyera más información en su pregunta. ¿Cuál es la potencia de salida del AMP? ¿Es estéreo o mono? ¿Necesita conducir una carga de 2 ohmios? 4 ohmios? 8 ohmios? Cual es el numero de parte del capacitor? Esto podría ser útil si alguien quiere saber la resistencia en serie para algún cálculo.

¡Gracias por la buena respuesta! Tuve que trabajar y dormir, esa es la razón de la demora en responder a su respuesta. Si conecto el convertidor CC/CC al concentrador USB, por ejemplo, el HUB se reiniciará y luego todo parece estar "bien". Pero dado que uso baterías 4A y la carga máxima es 2A, no entiendo por qué hay tal caída porque debería poder manejar la 'carga'. 'Carga', porque nada está conectado al convertidor CC/CC, excepto el condensador. Así que no tiene nada que ver con el amplificador. Sé que el 2A es un poco débil para la potencia total del amplificador, pero no lo usa normalmente...
... usar. Es un amplificador de clase D y no usa mucha corriente cuando está inactivo o trabajando con poca carga. Tal vez quiera cambiar el convertidor DC/DC por uno más potente o intentar usar dos convertidores DC/DC en paralelo. Pero no se trata del amplificador en primer lugar, el convertidor CC/CC puede manejarlo con una carga normal a alta gracias a este condensador para bajas frecuencias. Tengo varias unidades de este convertidor CC/CC y lo probaré esta noche sin o con un condensador de menor capacidad para ver qué sucede.
Simplemente desconecte el capacitor LS 25v y el problema de irrupción desaparecerá, por lo que definitivamente tiene algo que ver con el capacitor. Debido a que la salida de CC/CC es de 24,2 V, tal vez el condensador de 25 V esté demasiado cerca de sus límites. ¿Podría ser esa la razón?
Bien, probé varias cosas. Sin, sin corriente de irrupción. Con menor capacidad 480uF y mayor aceptación de voltaje 35v, sigue siendo el mismo problema pero un período más corto.
Bueno, la clasificación de 25V está demasiado cerca. Pero eso no está relacionado con la irrupción. La corriente de irrupción es básicamente causada por el capacitor. Cuando se conecta un gran capacitor descargado a un suministro de 25 V, siempre reducirá el voltaje de suministro mientras se carga.
Vi este video, muy interesante: youtube.com/watch?v=wwANKw36Mjw Dividir tapas en otras más pequeñas en paralelo es bueno para minimizar la ESR y la carga, etc.

No puedo imaginar cómo un PTC puede reducir la irrupción en un convertidor. La irrupción ES la corriente de carga del condensador, por lo que es prácticamente instantánea. Son PRECISAMENTE los primeros microsegundos de tiempo donde NECESITA la resistencia en serie para limitar la corriente. Por eso se utilizan termistores NTC: alta resistencia cuando está frío, menor cuando está caliente. Si no le gusta la baja resistencia residual posterior, puede omitirla con un dispositivo de menor resistencia (interruptor) DESPUÉS de que las tapas estén completamente cargadas, para que el termistor pueda enfriarse inmediatamente y volver al estado de alto ohmio. Pero si vas a hacer eso, solo usa una resistencia regular. Se usa un termistor NTC porque NO desea el costo de agregar ese otro dispositivo de derivación, pero puede vivir con la pequeña cantidad de resistencia presente en el circuito.

Un termistor PTC no haría nada en los primeros momentos, LUEGO aumentaría la resistencia, lo cual es totalmente inútil para evitar la irrupción.

Estoy de acuerdo con ésto. Un PTC solo puede limitar la porción de cola de un evento de irrupción de duración bastante larga.
Gracias por responder. Bien, explícame esto: en.tdk.eu/tdk-en/373562/tech-library/articles/…
¿Leíste esto? "En condiciones normales de funcionamiento, una ICL de PTC funciona como una resistencia óhmica. Cuando se enciende la alimentación y la temperatura del componente es la misma que la temperatura ambiente, las ICL de PTC tienen una resistencia de entre 20 Ω y 500 Ω, dependiendo de el tipo. Esto es suficiente para limitar el pico de corriente de irrupción. Una vez que los condensadores del enlace de CC están suficientemente cargados, se omite el PTC ICL".
@mkeith: Sí, léalo, por eso comento esta respuesta con ese artículo.
Parece que los PTC diseñados para limitar la irrupción son diferentes a los PTC diseñados como fusibles reiniciables. Los PTC limitadores de irrupción son en realidad resistencias. Entonces, inicialmente, limitarán la irrupción a V/R, donde R es la resistencia en frío del PTC. A medida que el PTC se calienta, la resistencia aumentará aún más. Una vez que la corriente de irrupción ha disminuido, algún tipo de dispositivo de conmutación pasaría por alto el PTC.
@mkeith: ¿Quieres decir que hablan de otro tipo de PTC?
Entonces, en mi respuesta anterior, dije que podría usar una resistencia simple y un bypass, en ese artículo describen lo mismo, pero usan un PTC en lugar de la resistencia más simple. Supongo que podría ayudar si hay un ciclo de trabajo rápido de la energía, porque a medida que el PTC se calienta, su efecto de limitación de corriente AUMENTARÁ, lo que ralentizará la carga del capacitor, creando una respuesta de ciclo de trabajo autolimitante. Cuanto más rápido alguien cicle y encienda, más tiempo tardará la unidad en encenderse por completo, lo que disuadirá al usuario de encender y apagar el interruptor tan rápido... Puede que no sea una mala idea.
@J.Raefield: ¿hay una mini placa soldada (pcb lista para usar) que pueda hacer esto por mí? ¿Cuál es el nombre o número de pieza/número de modelo si hay alguno disponible? ¿algo como esto? trottercontrols.com/products/75/inrush-current-limiting-pcb
Adición: Debe poder manejar 5A/6A, eso será genial.

Si un NTC no es adecuado debido a la falta de protección al pulsar el interruptor de encendido, puede usar el limitador de corriente mosfet. Aquí hay una nota de aplicación de Motorola que lo hace por usted: http://www.bonavolta.ch/hobby/files/MotorolaAN1542.pdf

Google para AN1542 si ese espejo desaparece, Onsemi no se molestó en mantener disponible esa pequeña joya de motorola.

@Erwinus He usado ese circuito con un sensor de rayos X médico que no quería morir horriblemente si algo sale mal, así que usé un fusible rápido. También era conectable en caliente y eso reduce (pero no elimina por completo) las chispas.
¿Hay una mini placa soldada (pcb lista para usar) que pueda hacer esto por mí? ¿Cuál es el nombre o número de pieza/número de modelo si hay alguno disponible? ¿algo como esto? trottercontrols.com/products/75/inrush-current-limiting-pcb Debe ser capaz de manejar 5A/6A (el ejemplo es solo 1A), eso será excelente. El convertidor CC/CC que hice se ha mejorado ahora (dos en paralelo que funcionan de manera excelente) y puede manejar 4A máx.

Otros comentarios sobre PTC no tienen sentido.

Los PTC son resistencias de autoprotección. Usted elige un PTC con una R predeterminada suficiente para limitar la irrupción y debe omitirse con un relé/interruptor después de que se complete el evento de irrupción.

Si tiene un usuario loco que enciende y apaga el interruptor de encendido 100 veces, el PTC puede protegerse a sí mismo. De esta forma, un PTC+interruptor/relé es uno de los esquemas de limitación de irrupción más robustos. Simplemente no es el más simple.

https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/1537850/65ec22d721749ecc212117e2f632e434/ptc-icl-pb.pdf

Combata la corriente de irrupción con PTC, ¿bien o no?
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