Administración de energía para un bus / dispositivo USB autoalimentado

2

Estoy construyendo una placa de desarrollo similar a la Arduino, con requisitos similares de secuencia de poder. Tiene soporte de alimentación de CC y USB, y debe preferir la alimentación de CC. La entrada de CC debe admitir una amplia gama de voltajes de entrada y regular hasta 5v. También necesito una salida regulada de 3.3 V independientemente de la fuente de alimentación.

Mi solución actual es bastante torpe. Tengo un regulador Buck para la potencia de entrada, un LDO para 3.3 v, y un interruptor de alimentación para USB que consiste en un opamp configurado como un comparador y un MOSFET de canal P: el circuito utilizado en el Esquema de Uruino Uno para la conmutación de potencia. También tengo un diodo en la entrada para protección de potencia inversa y un polifusible en la alimentación USB para limitar la corriente.

Todo esto funciona, pero no es lo ideal: ocupa una gran cantidad de espacio en la placa, requiere un BoM grande y es moderadamente caro. Realmente me gustaría una solución de energía más integrada, y parece que esta debería ser una tarea bastante común, pero no puedo encontrar nada que parezca adecuado.

¿Alguien puede recomendar una solución que incorpore al menos algunas de estas funciones en un solo dispositivo?

Editar: aquí está el esquema del subsistema de energía actual:

    
pregunta Nick Johnson

3 respuestas

2

Será muy difícil presionar para comprimir toda esta funcionalidad en un paquete más pequeño. Revisemos lo que intentas lograr:

Regule desde la potencia de la verruga de la pared (lo más probable es que sea de 9V-12V) a 5V limpio y regulado

Esto es fácil y podría lograrse de mil maneras diferentes. El consumo de corriente y el voltaje de entrada es lo que realmente influye en su elección aquí. Puede obtener fácilmente un regulador lineal de paquete pequeño, pero si el voltaje de entrada es demasiado alto, comienza a necesitar paquetes cada vez más grandes para manejar el calor, y puede llegar a D2PAK y aún estar lanzando demasiado calor. Los reguladores lineales que manejan altos voltajes de entrada suelen ser sucios para cualquier corriente de salida moderada.

En este caso, debe pasar a un conmutador para evitar estos problemas de calor. En cuanto al paquete / simplicidad más pequeño, he usado el TPS84250 de TI en un diseño. Aproximadamente 14 mm x 14 mm de espacio en la placa y una entrada de 7V-50V con 2A de corriente de salida y voltaje de salida ajustable. Son muy caros en comparación con los componentes sin procesar (controlador de conmutación, inductor, diodo, etc.) a $ 10 - $ 13 por pieza en cantidades bajas, pero estamos hablando de simplicidad, ¿verdad?

Hay diseños de conmutadores similares en el centro de diseño de TI Webench (en cuanto a la corriente de salida / tamaño de la placa) que pueden construirse a un precio mucho más barato, pero luego está usando más componentes y pasa más tiempo en el diseño. Va a ser un intercambio.

Seleccione entre 5V regulado y USB VCC para ingresar a nuestro regulador de 3.3V

También hay algunas buenas maneras de hacer esto ... principalmente utilizando discretos (diodos) o MOSFET. Incluso hay algunos circuitos integrados de controlador de alimentación con los MOSFET incorporados. No se puede superar eso por integrado / pequeño. Una vez más, una de mis partes favoritas es la LTC4415 de Linear Technology. Este CI O dos fuentes de alimentación para usted con sus MOSFET integrados, y priorizará una de las entradas automáticamente para usted. También le permite establecer límites de corriente de salida independientes para cada salida para que pueda configurar la entrada USB para que coincida con su límite de 500 mA, y el límite de corriente de verruga de la pared para que coincida con el límite de corriente de salida de su conmutador, etc. El consumo de espacio de la placa aquí es bastante pequeño.

Una vez más, un poco caro ... estos badboys son como $ 3 - $ 5 en cantidades bajas, pero hacen que el requisito de fuente de energía priorizada sea bastante sencillo.

Regular desde 5V a 3.3V

Esta parte es bastante obvia. Encuentre el tamaño de paquete más pequeño con suficiente corriente de salida. Optimizar en precios, etc. Hecho.

Otras consideraciones

Sé que mencionó que desea eliminar los componentes, pero no olvide que aún desea protección a nivel de sistema contra fallas de componentes ... es decir, un fusible frente al conmutador en caso de que el conmutador se salga de control de alguna manera y cortocircuitos. Lo mismo ocurre con la alimentación USB. Su dispositivo debe hacer todo lo posible para jugar bien con todos los sistemas y señales con los que se integra.

    
respondido por el Toby Lawrence
0

No puedo encontrar una respuesta sólida para lo que es la salida de corriente máxima en una placa arduino (uno), algunos dicen que 500ma 5v en usb (obviamente) y 650ma en el conector de CC.

Si ese es el caso, siempre podría optar por un regulador de doble canal. Disminuye el espacio necesario y a bordo.

TI tiene el tps70102, que le brinda dos salidas ajustables, 500 m en el canal 1, 250 m en el canal dos. Pero es vin es 6v max (aunque es bueno con los cargadores usb-ish)

También tienen el tps54283 (o realmente, la mayoría en la familia tps54xxx). Gama de vin 4.5-28v alta, salidas ajustables dobles con componentes externos mínimos, proporcionando hasta 2 amperios. No hay necesidad de ldo's separados.

    
respondido por el Passerby
0

Echa un vistazo a la MAX8934 . Me doy cuenta de que es un chip de carga LIon, pero Maxim puede tener otros chips que hacen exactamente lo que quieres. Proporciona selección de entrada dual, límites de corriente para USB y línea, salida del sistema de 5.3V (pre-regulada) y un LDO de 3.3V (30mA)

    
respondido por el user17860

Lea otras preguntas en las etiquetas