Çoklu Ayırma Kondansatörlü USB ile çalışan cihaz

Birden fazla IC'ye sahip USB ile çalışan bir cihazım var. Okuduğum kadarıyla, her bir IC'yi ayırmak için çok aralıklı kapasitörlerin bir kombinasyonunu kullanmak, standart olarak en küçük olanı olabildiğince yakın ve daha büyük kapasitörler çok uzak değil.

Ancak, bir ikilemle karşılaşıyorum:

Bu kaynağa göre , bir USB cihazı için izin verilen maksimum ayırma kapasitesi 10 uF'dur. Tüm IC'lerin 0.1 uF ve 2.2 uF / 4.7 uF dekuplaj kapasitörlerinin bir kombinasyonuna sahip olmasıyla, bu limiti kolayca aşıyorum çünkü hepsi paralel.

Aklıma gelen tek çözüm, daha büyük ayırma kapasitörünü azaltmak / ortadan kaldırmak ve / veya daha küçük ayırma kapasitörlerini her IC'ye yakın tutarken birkaç IC'nin daha büyük ayırma kapasitörlerini bir araya getirmeye çalışmaktır.

Bence bu çözümlerin hiçbiri ideal görünmüyor. USB ile çalışan bir aygıtta birden çok IC için önerilen ayırma düzeni nedir?

Kullanımda olan tüm IC'lerin teorik güç tüketimi hala USB 2.0 ile sağlanabilecek sınırın altında.

Tam olarak aradığınız şey olmasa da, bunu gerçekleştirmek için güç yönetimi IC'lerini kullandım. Örneğin, TPS2113APW . Bu özel yongayı tercih ediyorum çünkü duvar siğili veya USB ile çalışabilen çift güçlü cihazlar yapmamı sağlıyor, eğer varsa otomatik olarak duvar gücünü tercih ediyor.

Çift enerjiye ihtiyacınız yoksa, MIC2545A gibi bir şey kullanabilirsiniz.

Sonuçta, güç yönetimi IC'sinin "arkasında" (yani IC çıkışlarına bağlanmış) herhangi bir kapasitans USB tarafından "görülmez"; veri yolu yalnızca IC'nin "önünde" kapasitansını görür (yani IC girişlerine bağlanır).

Hâlâ ani akım hakkında endişelenmeniz gerekiyor - spesifikasyonun "artı regülatörden görülebilen herhangi bir kapasitif etki" kısmı - ancak bu IC'ler de değişken akım sınırlamasına sahiptir. 100 mA sınırlaması ve 500 mA sınırlaması (ve isteğe bağlı olarak duvar gücünü sınırlamak istiyorsanız n mA sınırlaması) olması gereken paralel dirençleri belirleyin ve ardından çeşitli sınırlamaları etkinleştirmek için dirençleri kısaltmak için FET'leri kullanın.

Bu çipler aracılığıyla, USB'ye birkaç yüz uF içeren PCB'ler bağladım ve hızlı akım maks. Değerine ayarlanmış bir DMM, takma sırasındaki yığılmanın 100 mA'yı aşmadığını doğruladı.

Bir USB cihazı bağlandığında 10 uF kapasiteden fazlasını sunamaz. Bu, yalnızca 10 uF kapasitörlere sahip olabileceğiniz anlamına gelmez, bu da ani akımı, bağlantı sırasında 10 uF şarj etmek için gereken ile sınırlamanız gerektiği anlamına gelir. USB özelliklerinden:

Bir kablonun aşağı akış ucuna yerleştirilebilecek maksimum yük (CRPB) 44 with ile paralel olarak 10 μF'dir. 10 μF kapasitans, fonksiyondaki VBUS hatlarına doğrudan bağlı olan herhangi bir baypas kapasitörünü ve ayrıca cihazdaki regülatörden görülebilen kapasitif etkileri temsil eder. 44 Ω direnç, bağlantı sırasında cihaz tarafından çekilen bir birim akım yükünü temsil eder.

Ayrıca:

Cihazda daha fazla bypass kapasitansı gerekiyorsa, cihaz yukarıdaki yükün özelliklerine uygun olacak şekilde bir çeşit VBUS dalgalanma akımı sınırlaması içermelidir.

Muhtemelen bildiğiniz gibi, cihazınız herhangi bir müzakere olmadan bağlantı kurulduğunda 1 güç ünitesi veya 100 mA çekebilir.

Yüksek güçlü bir USB cihazı tasarlıyorsam:

A. Bir anahtarlama güç kaynağı kullanıyorsam veya VDD'm 3,3V olacak mı?

veya

B. Büyük yığın kapasitörümle seri olarak 47 ohm direnç gibi bir "yumuşak başlangıç" devresi kullanın. Toplu kapasitördeki voltajı algılamak için bir karşılaştırıcı kullanın. Voltaj USB veri yolu voltajının 100mV'si içindeyse, karşılaştırıcıyı 47 ohm direncini kısaltan bir P-MOSFET'i açın.

100 nF olanlar çok önemlidir. Bunları ve söylediğiniz gibi pimlere mümkün olduğunca yakın yerleştirdiğinizden emin olun.

Paralel olarak yerleştirmek için 2,2 / 4,7 µF yüksek bir değerdir ve düzgün şekilde ayrılmış bir güç kaynağında gerekli olmamalıdır. Özellikle her IC'de değil. Burada güç kaynağı biraz uzakta olacak ve daha sonra birkaç µF'lik bir kapasitör şiddetle tavsiye edilir. 100 nF'leri çıkardıktan sonra hala alabileceğiniz en yüksek değeri kullanın ve USB'nin PCB'ye girdiği diğer uç değilse, en yakın akımı çekecek olan IC'ye yakın yerleştirin. O zaman taviz vermeniz gerekir: USB konektöründen gelen yolda ve en büyük mevcut tüketicilerden çok uzakta değil.

"V hat pimi boyunca maksimum kapasite" kuralı yeni bir USB cihazı prize takılıyken diğer USB aygıtlarını sıfırlamak için düşük yeterince bırakarak gelen V hat gerilimi tutmak için tasarlanmıştır.

Kalkış akımını spesifikasyonlar içinde tutmak için sadece bir ferrit boncuğa ihtiyaç duyan birkaç USB cihazı gördüm. USB konektörünün Vbus pinine sadece 2 şey bağlarlar: doğrudan USB konektörünün Vbus ve GND pinleri boyunca 1 uF minimum VBUS ayırma kapasitesi ve cihazın geri kalanına güç sağlayan bir ferrit boncuk. Bu, o ferrit boncuğun diğer tarafında 10 uF'den biraz daha fazla bir net kapasitans kullanmalarına izin verir.

Baktığım USB ile çalışan cihazların şemalarının çoğunda, USB ana bilgisayarından cihazdaki tüm yongalar tarafından kullanılan 3,3 V'a 4,45 V ila 5,25 V arasında bir voltaj regülatörü var. "Yumuşak yolverme" devresine sahip bir voltaj regülatörü kullanmak, ani akımı spesifikasyonlar içinde tutar; bu, tasarımcının regülatörün çıkışına - 3.3 V ve GND arasında - USB tarafında herhangi bir sorun olmadan herhangi bir kapasitans koymasını sağlar.