Kalkış akımı nasıl sınırlandırılır?

USB'den güç alan bir cihaz tasarlıyorum. Cihaz USB bağlantısı için FTDI FT2232 yongasını kullanır. Bir bilgisayardan komut alındığında FT2232 yongası, devrenin geri kalanına bir MOSFET anahtarı aracılığıyla güç sağlamalıdır. Bu ek devre 50uF kapasiteye sahiptir (FPGA + aux şeyler) ve aynı USB portundan güç alır. Anahtar açıldıktan sonra, bu ilave 50 uF kapasitans, şarj edilene kadar büyük bir akım batar.

Bu ani akım nasıl sınırlandırılır 1) güç raylarındaki voltaj düşüşünü önlemek için ve 2) USB PTC'nin cihaza giden gücü kesmesini önlemek için?

Demeraj akımını sınırlamak için MOSFET anahtarıyla seri ferrit boncuk koymak yeterli mi? Yoksa akımı sınırlamak için çipler veya dönüş hızı kontrolü için çipler gibi özel bir çip mi kullanmalıyım?

Not: tüm cihazlara 3.3V güç verilir. Dolayısıyla, bir LDO'nun kararlı 3.3V çıkışını engellemezse, 5V rayındaki küçük bir düşüş sorun olmamalıdır.

— Ibiza
kaynak

USB 5V'de 50 uF sorun olmamalıdır. PTC'lerin zaman sabiti vardır, bu nedenle kısa süreli akım artışı onu tetiklemez. Her neyse, USB rayları boyunca birkaç yüz uF ile kötü bir etkiye sahip olmayan bir projem var.

— Connor Wolf

@Sahte isim. PTC'ler yavaştır ve üzerinde anlaşmaya varılırlar, kısa süreli artışlar nedeniyle açılmazlar. Bununla birlikte, böyle bir artış, kaçınmak istediğim voltaj rayında yeterli bir düşüş yaratabilir. USB spesifikasyonu, yığılma eşdeğer yükünün 44 Ohm ile paralel olarak 10 uF'yi geçmemesi gerektiğini söylüyor.

— Ibiza

Dizüstü bilgisayarım aşırı akım hataları verdi ve VBUS genelinde 47 uF'li cihazlarla çalışmadı. USB özelliği <10 uF ile uyumludur.

— Endolit

Ben USB akım algılama oldukça uygulama / anakart özel sanırım. Güvende olmak istiyorsanız, cihazınızla seri olarak çalışan bir USB hub'ı yerleştirin. Bu şekilde, bir şeyler ters giderse bile bilgisayarınızda herhangi bir şeyi patlatmak çok daha zordur.

— Connor Wolf

Beckhoff endüstriyel PLC'deki USB terminalleri ile benzer problemler yaşadım, ki bu gerçekten titizdi ve hiçbir şey bağlı olmayan güçsüz bir USB hub'ı taktığımda (hub'ın çok fazla kapasitansı vardı) aslında ekranda bir uyarı yanıp sönüyor. FakeName doğru, çok uygulama / anakart özel.

— Kevin Vermeer

Yanıtlar:

Açmayı yavaşlatmak için MOSFET kapısında bir RC devresi kullanın.

FTDI uygulama notlarından birinde USB Vbus'ta yumuşak başlatma devresi örneği vardır:

resim açıklamasını buraya girin

— mikeselectricstuff
kaynak

Kabul. Bir RC devresi kapasitöre giden akımı sınırlayacaktır. Raya bağlı cihazlarda minimum yükselme sürelerinin karşılanmasına dikkat edilmelidir, aksi takdirde teşhis edilmesi zor olan garip başlatma mantığı hataları olabilir. Ayrıca, direnç boyunca hızlı bir kapatma diyotuna ihtiyaç duyulabilir (MOSFET'i hızlı bir şekilde kapatmak için).

— Adam Lawrence

Bu en iyi çözüm gibi görünüyor. Gerçekten de MOSFET tabanlı yumuşak başlatma devresi ftdichip.com/Documents/AppNotes/… ' daki FTDI kılavuzlarında gösterilmiştir . Teşekkür ederim.

— Ibiza

Bu devreyi simüle ettiğimde çok fazla bir şey yapmıyor; Halen 18 A ani artış elde ediyorum. IRLML6402 tipik eşiği -0.55 V'dir, bu nedenle oldukça hızlı bir şekilde açılır. Bir şey mi kaçırıyorum?

— endolit

Semianalog.com/articles/fet-inrush/fet-inrush.pdf ( burada kendim denemedim) için açıklanan girişe ekstra bir başlık ile daha iyi bir sürüm var gibi görünüyor

— patstew

USB spesifikasyonu bölüm 11 çalışabilirlik ve Güç Dağıtım, güç çekişine yerleri oldukça sıkı sınırlar. Belirtilen kapasitans, çok fazla voltaj düşüşünü önlemek için sadece 10µF'dir. Hem akım sınırlama hem de güç anahtarlaması yapmak için yardımcı olabilecek özel IC'ler ( LM3525 gibi ) vardır, ancak bu, arkasındaki devrenin yavaş voltaj artışını doğru bir şekilde gerçekleştirdiğinden emin olun. Kahverengi bir dedektör yeterli olabilir, ancak birkaç cihaz belirli siparişlerde birçok voltaj gerektirir.

— Yann Vernier
kaynak

USB akım sınırlaması için benzer özel IC'ler: AP2337 , BD82034FVJ-GE2 , vb.

— davidcary

Diğer cevaplar iyidir, ancak tek bileşenli bir çözümü tercih ederseniz, Ani Akım Sınırlayıcıları vardır.

Güç kaynağını çalışırken takarken sigortaların patlamasını önlemek için daha önce kullandım. Operasyonları gerçekten basit. Temel olarak oda sıcaklığında direnç gösterirler, örneğin 5Ω. Bir 5V güç kaynağı taktığınızda, ICL'nin diğer tarafında doğrudan bir kısa devre olsa bile dalgalanma akımı 1A ile sınırlıdır. (5V / 5Ω = 1A) Akım ICL'den akar akmaz ısınmaya başlar ve direnci 0Ω'a çok yakın düşer (veri sayfasını kontrol edin) ve bileşen artık devrede değil gibi.

Bunları seviyorum, çünkü mevcut tasarımları yeniden çalışmak genellikle kolaydır ve bu sadece bir bileşendir.

— ACD
kaynak

Bu kesinlikle akımı sınırlamanın yeni bir yoludur, ancak OP voltaj düşüşünü önleyen bir çözüm istemiştir.

— sherrellbc

Hata! En yeniye göre sıraladığımı sanıyordum. Bunun yaşında olduğunu bilmiyordum. OP güç raylarında voltaj düşüşüne yol açmayacak bir şey istedi. Sarkma hakkında hiçbir şey söylemedi. Artı "sarkma" sadece mikrosaniye (daha yumuşak bir başlangıç) için olur. Kararlı duruma ulaşıldığında, 5V rayı birkaç milivolttan fazla kapalı olmayacak ve 3V3 rayı etkilenmeyecektir.

— ACD

OP'nin voltaj düşüşünü sınırlandırma hakkında ne söylediğini, mevcut sınırlama tekniğinin doğrudan sonucu olan bir şey olarak yorumladım. Eğer önerilen ICL akımın 1A geçen olsaydı Yani, 5V karşıya kalkması yönünde (yani gerilim çökme kaynak kapasiteyi şarj anlık olarak). Yine de burada tamamen yanlış olabilir. Belki de değiştirilemeyen terimler atıyorum. Her iki durumda da, çözümünüzü seviyorum.

— sherrellbc