Protección de corriente de entrada de fuente de alimentación conmutada

Quiero diseñar una PCB adecuada para mi proyecto de amplificador de audio. Las placas amplificadoras (tanto los canales izquierdo como derecho) utilizarán casi 4 amperios a 24 V a máxima potencia. Quiero usar un bloque de fuente de alimentación basado en modo de conmutación (como un cargador de computadora portátil) que tenga una potencia nominal de 6 amperios, 24 V, pero me preocupa la corriente de entrada que enfrentará este bloque de alimentación al cargar dos condensadores de 22000 uF al encenderse.

Investigué un poco y descubrí que un termistor NTC con un relé que corta el termistor durante un período de tiempo es una solución común para este problema, así que usé Falstad para simular lo mejor que pude.

Nota: la resistencia de 5 ohmios está en lugar del termistor NTC ya que la dosis del simulador no parece tener uno.

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falstad link1

La resistencia de 6 ohmios emula la carga del amplificador.

El transistor PNP a la izquierda debe descargar el capacitor de 470 uF tan pronto como el circuito se apague para "restablecer el temporizador".

Nota: la resistencia de 5 ohmios está en lugar del termistor NTC ya que la dosis del simulador no parece tener uno.

¡Sin embargo, la carga en el bloque de alimentación todavía tiene un pico agudo de más de 50 amperios! ¿Es esto exacto? (debido al condensador ESR, etc.) ¿y mi bloque de alimentación manejará tal pico?

Respuestas (2)

Como puede imaginar, la prisa por cargar los límites durante el encendido es un escenario muy común. A miles de vatios y más, este tipo de esquemas valen la pena. Pero debajo de eso, a menudo no es un problema en la práctica. En la práctica lo que suele salvarte es el límite de corriente de cortocircuito de la fuente de alimentación. Todas las fuentes de alimentación útiles tendrán una corriente máxima que pueden suministrar durante un corto período de tiempo.

Supongamos que la fuente de alimentación tiene un límite conservador de corriente de cortocircuito de 6,5 A. Luego se necesitarán 24*0,044/6,5 = 160 ms para cargar las tapas al encender. Si el límite actual es más alto, será más corto. Siempre que todo pueda manejar la corriente elevada durante un sexto de segundo más o menos, todo estará bien.

Ahora lo que me preocuparía más es la estabilidad de la fuente de alimentación con una carga capacitiva. En general, las fuentes de alimentación solo están clasificadas para comportarse correctamente hasta una capacidad de carga máxima. 44mF es mucho. Más allá de su carga máxima, el bucle de retroalimentación de la fuente de alimentación se puede sacar de la estabilidad, lo que resulta en oscilaciones salvajes del voltaje de salida y posiblemente destrucción. Puede mitigar el efecto capacitivo con una resistencia en serie en la salida de la fuente de alimentación, pero luego debe considerar las pérdidas de voltaje y potencia. Estaría tratando de determinar cuánta capacitancia de carga puede tolerar la fuente de alimentación.

Estás activando el relé en función del tiempo. Sin embargo, en t = 3,49 segundos, el voltaje del banco de condensadores todavía es "solo" de 12,4 V.
Cuando el relé se enciende en t = 3,5 segundos, el NTC se desvía (¡ demasiado pronto! ) causando un pico de corriente de

V i norte − V batería de condensadores R fusible + R 100m Ω + R relé + R VSG / 3 = 24 V − 12.4 V 61  metro Ω + 100  metro Ω + 50  metro Ω + 20 / 3  metro Ω = 53  A

Entonces, las simulaciones parecen bastante decentes.

¿Por qué diablos Falstad no tiene designadores de referencia?
Sí, este es el problema. Parece que la resistencia más baja de un termistor típico en esta clasificación actual es de alrededor de 5 ohmios. También he considerado dos mosfets conectados en paralelo (para compartir la carga) pero parece demasiado calor incluso para paquetes de hasta 247.
@GFrank No entiendo tu comentario. El problema no está en el NTC, el problema está en el circuito del temporizador. Se activa demasiado pronto. Pero quitaría el circuito del temporizador de todos modos y controlaría el relé en función del voltaje del banco de condensadores.
Lo siento, nunca antes necesité usar un NTC. ¿Cuánto tiempo tardará típicamente un NTC en esta corriente para llegar por debajo de 1 ohm?
¿A qué temperatura? No se pudo encontrar este dato en la hoja de datos. Para activar el relé basado en el NTC, no quiero hacer eso, ya que siempre quiero una cantidad X de segundos (pero aún le doy a NTC suficiente tiempo para realizar) antes de encender completamente el amplificador.
Depende del tamaño del NTC, la temperatura ambiente, etc. Tal vez este sitio sea más útil: ametherm.com/blog/inrush-current/capacitor-inrush-current
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