dispositivo alimentado por USB con múltiples condensadores de desacoplamiento

Aunque no es exactamente lo que estás buscando, he usado circuitos integrados de administración de energía para lograr esto. Por ejemplo, el TPS2113APW . Prefiero este chip específico porque me permite crear dispositivos de doble alimentación que pueden funcionar con una verruga de pared o fuera del USB, prefiriendo automáticamente la alimentación de pared si está disponible.

Si no necesita doble alimentación, puede usar algo como MIC2545A

En última instancia, cualquier capacitancia "detrás" del IC de administración de energía (es decir, conectada a las salidas IC) no es "vista" por el USB; el bus solo ve la capacitancia "delante de" el IC (es decir, conectado a las entradas de IC).

Aún tiene que preocuparse por la corriente de entrada, la parte de la especificación "más efectos capacitivos visibles a través del regulador", pero esos circuitos integrados también tienen una limitación de corriente variable. Calcule las resistencias paralelas que necesita para tener una limitación de 100 mA y una limitación de 500 mA (y opcionalmente una limitación de n mA si desea limitar la potencia de la pared), y luego use FET para reducir las resistencias según sea necesario para habilitar varias limitaciones / p>

A través de estos chips, adjunté PCB con varios cientos de uF al USB, y un DMM configurado en corriente máxima máxima verificó que la entrada durante la conexión no excedió los 100 mA.

Un dispositivo USB no puede presentar más de 10uF de capacidad cuando está conectado. Esto no significa necesariamente que solo pueda tener 10uF de condensadores, significa que necesita limitar la corriente de arranque a la requerida para cargar un 10uF en la conexión. De la especificación USB:

  

La carga máxima (CRPB) que se puede colocar en el extremo corriente abajo de un cable es 10 μF en paralelo con   44 Ω. La capacitancia de 10 μF representa cualquier capacitor de bypass conectado directamente a través de las líneas VBUS en   la función más cualquier efecto capacitivo visible a través del regulador en el dispositivo. La resistencia de 44 Ω.   representa una unidad de carga de corriente consumida por el dispositivo durante la conexión.

Además:

  

Si se requiere más capacidad de bypass en el dispositivo, entonces el dispositivo debe incorporar alguna forma de VBUS   limitación de corriente de sobretensión, de manera que coincida con las características de la carga anterior.

Como usted probablemente sepa, su dispositivo puede consumir 1 unidad de alimentación, o 100mA, en el momento de la conexión sin ninguna negociación.

Si estuviera diseñando un dispositivo USB de alta potencia, entonces:

A. Vive con el requisito de 10uF, como si estoy usando una fuente de alimentación de conmutación o si mi VDD va a ser de 3.3 V

o

B. Use un circuito de "arranque suave", como una resistencia de 47 ohmios en serie con mi enorme capacitor de gran volumen. Use un comparador para detectar el voltaje a través del capacitor a granel. Cuando el voltaje está dentro de 100 mV del voltaje del bus USB, entonces haga que el comparador encienda un P-MOSFET que corta la resistencia de 47 ohmios.

Los de 100 nF son los más cruciales. Asegúrese de colocarlos y, como usted dice, lo más cerca posible de los pines.

2.2 / 4,7 µF para colocar en paralelo es un valor alto, y no debería ser requerido en una fuente de alimentación adecuadamente desacoplada. Especialmente no en cada IC. Aquí la fuente de alimentación estará a cierta distancia, y luego se recomienda un condensador de unos pocos µF. Use el valor más alto que aún pueda pagar después de restar las 100 nF y colóquelo cerca del IC, que será el más actual, a menos que sea el otro extremo donde el USB ingresa a la PCB. Entonces tendrá que comprometerse: en la ruta desde el conector USB, y no demasiado lejos de los mayores consumidores actuales.

El "capacidad máxima a través del pin Vbus" regla está diseñado para evitar que el voltaje del Vbus caiga lo suficientemente bajo como para restablecer los otros dispositivos USB cada vez que se conecte un nuevo dispositivo USB.

He visto algunos dispositivos USB que solo necesitan una cuenta de ferrita para mantener la corriente de entrada dentro de las especificaciones. Solo conectan 2 cosas al pin Vbus del conector USB: la capacitancia de desacoplamiento VBUS mínima de 1uF directamente a través de los pines Vbus y GND del conector USB, y una perla de ferrita que suministra energía al resto del dispositivo. Eso les permite usar una capacitancia neta de un poco más de 10 uF en el otro lado de la cuenta de ferrita.

La mayoría de los esquemas para dispositivos alimentados por USB que he visto tienen un regulador de voltaje que convierte entre 4,45 V a 5,25 V del host USB a los 3,3 V utilizados por todos los chips en el dispositivo. El uso de un regulador de voltaje con un circuito de "arranque suave" mantiene la corriente de entrada dentro de las especificaciones; eso permite al diseñador poner cualquier cantidad de capacitancia en la salida del regulador, entre 3.3 V y GND, sin ningún problema en el lado del USB.