Pero mas que el escalón en si, el problema por lo que interpreto del video y del pdf es el pico inductivo que se genera. ¿Es ese pico el que destruye el condensador de forma inmediata?, o ¿ es el escalón de tensión que lo mejor es suavizarlo y casi convertirlo en una rampa??.
Resumiendo lo que voy a decir a continuacion:
SI - Es el pico quien destruye el capacitor, ¿pero por que se produce ese pico?
SI y NO - SI solucionaría el problema, pero crear una fuente que aumente lentamente su tensión de salida lo mas sencillo sea aumentar su impedancia de salida. Lo cual no es bueno para una fuente y limitaría la corriente que puede entregar. ¿Es necesario suavizarlo? es ahí donde considero que NO.
En realidad lo que no se tiene en cuenta es justamente la inductancia (pico inductivo es algo confuso de decirlo) entre esa fuente y el capacitor. Al
no modelizar la inductancia(modeliza bien sencillo) uno asume que la tensión en el capacitor es una tensión que aumenta lentamente, algo así cuando pones una
red RC serie , podes observar que el capacitor se carga lentamente. Esa resistencia suaviza la tensión por así decirlo.
Si vos tenes una fuente que crece lentamente en tensión (de salida) no tendrías ese ringing que estas viendo en el PDF/video, porque recordaras que
la tensión de la inductancia depende de la variación de la corriente (su di/dt). De no tener un escalón pronunciado la corriente no varia rapidamente y por lo tanto no tenes ese sobre pico que te quema el capacitor.
Al momento de darle ese escalón de tensión y el capacitor estando a 0V y muy poca resistencia que lo limite, hace que la variación de corriente sea grande. Y la tension de la inductancia deja de ser despreciable y se termina sumando con la del capacitor, y por lo tanto tenes un sobrepico de tensión sobre el mismo. Como un modelo simplificado tenes
una red RLC en serie donde R es muy pequeña. (Observa que antes asumimos una red RC nomas y ahora tenemos en cuenta la L, por lo que es una red RLC)
La LC te van a definir la frecuencia de ese sobrevoltaje, y la R y L va a ser quien determine si se produce el sobre voltaje, amplitud y cuando dura.
https://en.wikipedia.org/wiki/RLC_circuit(En el link tenes los 3 casos que se pueden presentar, underdamped (ζ < 1), overdamped (ζ > 1) and critically damped (ζ = 1) ) Y el que estas viendo es el caso del underdamped. Es decir que alpha es mas pequeño que la frecuencia de oscilacion, y siendo que alpha es directamente proporcional a la Resistencia, eso quiere decir que la resistencia es pequeña.
Podras observar en el video que los capacitores con menores ESR ( menor resistencia serie ) poseen un ringing mas prolongado (menos amortiguado). Mientras que con el electrolitico que posee mas ESR no ocurre de esa forma y no presenta un ringing, es decir (ζ >= 1).
Justamente esa respuesta oscilante amortiguada, es la que destruye el condensador, ya que uno "asume" que no debería pasar de 12V, que no esta mal pensarlo así, este modelado sirve y es útil para muchas de nuestras aplicaciones, pero en el caso planteado donde realmente influye y destruye los capacitores, el modelo anterior es demasiado simplificado y el efecto de las inductancias es notable, por lo que no debería ser un aspecto a simplificar en el diseño del circuito y debe ser tenido en cuenta.
A pesar que lo dice el PDF lo nombro acá también, no solo es el capacitor lo que te preocupa sino también los componentes que están paralelos a ese capacitor. Por ejemplo si tenes un MOSFET y pensas que con 30V te sobra (ya que te manejas con 12V) , y de golpe tenes picos de 40V al alimentar el circuito, seguramente estés destruyendo ese MOSFET.
