Пристрій, що працює на USB, з декількома конденсаторами

У мене є пристрій, що працює на USB, з декількома ІС. З того, що я читав, це звичайна практика використовувати комбінацію конденсаторів декількох діапазонів для роз'єднання кожного окремого ІМС, причому найменший розмір є максимально близьким, а великі конденсатори - не надто далеко.

Однак я стикаюся з дилемою:

Відповідно до цього джерела , максимально дозволена ємність для роз'єднання для USB-пристрою становить 10uF. Оскільки декілька мікросхем мають комбінацію конденсаторів для роз'єднання 0,1uF та 2,2uF / 4,7uF, я легко перевищую цю межу, оскільки всі вони паралельно.

Єдине рішення, про яке я можу придумати, - це зменшити / усунути більший конденсатор для роз'єднання та / або спробувати з’єднати кілька більших конденсаторів для роз'єднання ІС разом, зберігаючи менші роз'єднувальні конденсатори близько до кожного ІС.

На мій погляд, жодне з цих рішень не здається ідеальним. Яка рекомендована схема роз'єднання для декількох ІС на пристрої, що працює на USB?

Теоретичне споживання електроенергії всіх використовуваних ІМС все ще нижче межі, яку можна поставити через USB 2.0.

Хоча це не саме те, що ви шукаєте, я використовував ІС для управління енергією для цього. Наприклад, TPS2113APW . Я віддаю перевагу цій специфічній мікросхемі, оскільки вона дозволяє мені робити пристрої з подвійним живленням, які можуть працювати як з настінною бородавкою, так і з відключенням USB, автоматично віддаючи перевагу живленню на стіні, якщо він є.

Якщо вам не потрібно подвійне живлення, ви можете використовувати щось на зразок MIC2545A

Зрештою, будь-яка ємність «позаду» ІС управління живленням (тобто підключена до виходів ІС) USB не «бачиться»; шина бачить лише ємність "перед" ІС (тобто підключена до входів ІМС).

Ви все ще повинні турбуватися про струм напруги - частина специфікації "плюс будь-які ємнісні ефекти, видимі через регулятор", але ці ІМС також мають обмеження обмеження струму. Визначте паралельні опори, необхідні для обмеження 100 мА та обмеження 500 мА (і, можливо, обмеження n мА, якщо ви хочете обмежити потужність стіни), а потім використовуйте БНТ, щоб відключити резистори за необхідності, щоб увімкнути різні обмеження.

Через ці мікросхеми я підключив до USB друковані плати з декількома сотнями уФ, і DMM, встановлений на швидкий максимум струму, підтвердив, що штуршок під час приєднання не перевищував 100 мА.

Пристрій USB не може мати ємність більше 10uF при підключенні. Це не обов'язково означає, що ви можете мати лише 10uF конденсаторів, це означає, що вам потрібно обмежити струм напруги до необхідного для зарядки 10uF при підключенні. Із специфікації USB:

Максимальне навантаження (CRPB), яке можна розмістити на нижньому кінці кабелю, становить 10 мкФ паралельно 44 Ом. Ємність 10 мкФ являє собою будь-який обхідний конденсатор, безпосередньо підключений через лінії VBUS у функції, плюс будь-які ємнісні ефекти, видимі через регулятор в пристрої. Опір 44 Ом являє собою навантаження на одиницю струму, що приймається пристроєм під час підключення.

Крім того:

Якщо в пристрої потрібно більше байпасної ємності, то пристрій повинен включати певну форму обмеження струму перенапруги VBUS таким чином, щоб він відповідав характеристикам вищезазначеного навантаження.

Як ви, напевно, знаєте, ваш пристрій може підключати 1 блок живлення або 100 мА при підключенні без будь-яких домовленостей.

Якби я розробляв USB-пристрій високої потужності, я б:

А. Живіть з вимогою 10uF, наприклад, якщо я використовую джерело живлення комутації або якщо мій VDD буде 3,3 В

або

В. Використовуйте схему "м'якого старту", наприклад резистор 47 Ом послідовно з моїм величезним об'ємним конденсатором. Використовуйте компаратор, щоб відчути напругу в об'ємному конденсаторі. Якщо напруга знаходиться в межах 100 мВ від напруги шини USB, тоді увімкніть компаратор на P-MOSFET, який замикає резистор 47 Ом.

Найбільш важливими є 100 nF. Не забудьте розмістити такі і як ви говорите якомога ближче до шпильок.

2,2 / 4,7 мкФ для розміщення паралельно - це велике значення, і його не потрібно вимагати при належному відключенні джерела живлення. Тим більше не на кожному СК. Тут джерело живлення буде на деякій відстані, і тоді настійно рекомендується конденсатор на кілька мкФ. Використовуйте найвище значення, яке ви досі можете дозволити після віднімання 100 нФс, і поставте його поруч із ІС, який буде проводити найбільш поточний струм, якщо тільки це не буде іншим кінцем, де USB потрапляє на друковану плату. Тоді вам доведеться йти на компроміс: на шляху від роз'єму USB, і не надто далеко від найбільших споживачів струму.

«Максимальна ємність через контактний» V - шини правило призначений для підтримки напруги VBUS від падіння досить низько , щоб скинути інші пристрої USB щоразу , коли новий пристрій USB підключено.

Я бачив декілька пристроїв USB, яким потрібен лише феритовий шар, щоб підтримувати струм напруги в специфікаціях. Вони підключають лише 2 речі до штифта Vbus USB-роз'єму: мінімальну ємність для роз'єднання VBUS 1uF безпосередньо через штифти Vbus та GND USB-роз'єму та феритову бусину, яка подає живлення на решту пристрою. Це дозволяє їм використовувати чисту ємність трохи більше 10 мкФ на іншій стороні цього феритового кульки.

Більшість схем для пристроїв із живленням USB, які я переглянув, мають регулятор напруги, який перетворюється між 4,45 В до 5,25 В від USB-хоста до 3,3 В, використовуваний усіма мікросхемами пристрою. Використання регулятора напруги зі схемою "м'якого пуску" утримує струм напруги в специфікаціях; що дозволяє дизайнеру без проблем поставити на USB-сторону будь-яку кількість ємності на виході регулятора - від 3,3 В до GND.