Як обмежити струм напруги?

Я проектую пристрій, що живиться від USB. Пристрій використовує мікросхема FTDI FT2232 для з'єднання USB. За командою від комп'ютерного чіпа FT2232 слід включити живлення за допомогою перемикача MOSFET на решту ланцюга. Цей додатковий контур має ємність 50uF (FPGA + aux речі) і живиться від того ж USB-порту. Після включення вимикача ця додаткова ємність 50uF буде потопати величезним струмом, поки вона не зарядиться.

Як обмежити цей пусковий струм 1), щоб уникнути падіння напруги на рейки живлення та 2) уникнути USB PTC від відключення живлення від пристрою?

Чи достатньо поставити феритову бусинку послідовно з перемикачем MOSFET, щоб обмежити струм напруги? Або я повинен використовувати спеціальний мікросхем, як мікросхема для обмеження струму або мікросхема для контролю швидкості руху?

Примітка: усі пристрої живляться від 3,3 В. Тож невелике падіння на 5V рейку не повинно бути проблемою, якщо це не заважає LDO виводити стабільні 3,3 В.

— ібіца
джерело

50 uF через USB 5V не повинно бути проблемою. ПТК мають постійну тривалість часу, тому короткочасний сплеск струму не відключить його. У будь-якому випадку, у мене є проект з декількома сотнями уФ через USB-рейку, але це не погано.

— Коннор Вольф

@Fake Name. PTC є повільними, і, погоджено, вони не відключаються через короткий сплеск тривалості. Однак такий сплеск може створити достатнє падіння напруги, яке хотілося б уникнути. Спеціалізація USB говорить, що еквівалентне навантаження при натисканні не повинно перевищувати 10uF паралельно 44 Ом.

— ібіца

Мій ноутбук спалахнув помилок надмірного струму і не працював із пристроями з 47 UF по VBUS. Дотримуйтесь специфікацію USB <10 uF.

— ендоліт

Я думаю, що USB-зондування струму - це досить реалізація / особливості материнської плати. Якщо ви хочете бути в безпеці, послідовно поставте підключений USB-концентратор до свого пристрою. Таким чином набагато важче підірвати що-небудь на комп’ютері, навіть якщо щось піде не так.

— Коннор Вольф

У мене були подібні проблеми з USB-терміналами на промисловому ПЛК Beckhoff, який був справді вигадливим і насправді миготів попереджувальним екраном, коли я підключив ненапружений USB-концентратор без нічого підключеного (сам концентратор мав занадто велику ємність). FakeName правильний, це дуже конкретна реалізація / материнська плата.

— Кевін Вермер

Відповіді:

Використовуйте RC-ланцюг на воротах MOSFET, щоб уповільнити ввімкнення.

Одна з приміток програми FTDI містить такий приклад схеми плавного запуску на USB Vbus:

введіть тут опис зображення

— мікрофон
джерело

Домовились. RC ланцюга обмежить струм, що йде до конденсатора. Слід подбати про те, щоб дотримані мінімальні тривалість підйому на пристроях, підключених до рейки, інакше можуть виникнути дивні логічні збої при запуску, які важко діагностувати. Також може знадобитися швидкий діод відключення через резистор (для швидкого відключення MOSFET).

— Адам Лоуренс

Це здається найкращим рішенням. Дійсно, схема, що базується на МОСФЕТ, є програмою FTDI ftdichip.com/Documents/AppNotes/… . Дякую.

— ibiza

Коли я імітую цю схему, це не дуже сильно; Я все ще отримую 18 A струм. Типовий поріг IRLML6402 становить -0,55 В, тому він вмикається досить швидко. Я щось пропускаю?

— ендоліт

Здається, є краща версія з додатковим обмеженням на вхід, пояснений тут semianalog.com/articles/fet-inrush/fet-inrush.pdf (але я сам цього не пробував)

— patstew

Специфікація USB глава 11, функціональна сумісність і потужність доставка, місця досить жорсткі обмеження на енергоспоживання. Цитується ємність є лише 10 мкФ, щоб уникнути занадто великого падіння напруги. Існують спеціалізовані ІМС (наприклад, LM3525 ), які можуть робити обмеження струму та комутацію живлення, що може допомогти, але переконайтесь, що схема, що знаходиться за ним, справляється з повільним підняттям напруги правильно. Детекції коричневого кольору може бути достатньо, але для деяких пристроїв потрібні багато напруг за певними порядками.

— Ян Верньє
джерело

Подібні спеціалізовані ІМС для обмеження струму USB: AP2337 , BD82034FVJ-GE2 тощо

— davidcary

Інші відповіді хороші, але якщо ви віддаєте перевагу однокомпонентному рішенню, існують обмежувачі струму напруги.

Я використовував їх раніше, щоб запобігти продуванню запобіжників при гарячому включенні живлення. Їх експлуатація дійсно проста. В основному вони мають опір при кімнатній температурі, скажімо, 5 Ом. Якщо ви підключаєте джерело живлення 5В, струм напруги тепер обмежений 1А, навіть якщо на іншій стороні ICL є прямий короткий струм. (5V / 5Ω = 1A) Як тільки струм протікає через ICL, він починає нагріватися, а його опір потім падає дуже близько до 0Ω (перевірте таблицю), і це ніби компонента вже немає в ланцюзі.

Мені це подобається, тому що їх зазвичай легко переробити в існуючі конструкції, і це лише одна складова.

— ACD
джерело

Це, безумовно, новий спосіб обмеження струму, але ОП хотів рішення, яке запобігло б опусканню напруги.

— sherrellbc

На жаль, я подумав, що сортую за найновішими. Не усвідомлював, що це було років. ОП хотіла чогось, що не призведе до падіння напруги на рейки електроживлення. Він нічого не сказав про провисання. Плюс "провисання" відбудеться лише за мікросекунди (більш м'який старт). Після досягнення стаціонарного режиму рейка 5В не буде відключатися більше ніж на пару мілівольт, і рейка 3V3 не вплине.

— ACD

Я інтерпретував те, що ОП говорить про обмеження падіння напруги як щось, що було прямим наслідком існуючої методики обмеження струму. Тобто, якби запропонований вами ICL пропускав 1А струму, через нього буде падати 5В (тобто миттєве провищення напруги, коли джерело заряджає ємність). Я міг би бути тут абсолютно неправильним. Можливо, я кидаю умови, які не є взаємозамінними. У будь-якому випадку мені подобається ваше рішення.

— sherrellbc