Ist dieser Leistungsschaltkreis in Ordnung? Umschalten zwischen Fahrgestellnummer und USB

Ihre grundlegenden Fragestellungen scheinen zu lauten: "Ich habe zwei potenzielle Stromquellen, 8 V-30 V oder 5 Vin von USB, und ich brauche 3,3 V Ausgang - wie mache ich das am besten?"

Ich würde mir das Problem so vorstellen:

1. Was ist ein gutes Teil / Modul, das 4V-30V aufnehmen und 3V3 stabil ausgeben kann?
2. Wie kann ich sicherstellen, dass ich keinen Upstream-USB-Host zerstöre, wenn ich beide Netzteile gleichzeitig anschließe?

Ein einfacher Weg, dies zu tun, aber nicht unbedingt der billigste Weg, besteht im Grunde darin, die Versorgungen mit Dioden-ODER so zusammenzuschließen, dass sie sich nicht gegenseitig rückkoppeln können. Die Verwendung einer tatsächlichen Diode ist aufgrund des dadurch induzierten Spannungsabfalls natürlich nicht sehr energieeffizient, aber wir können Geräte verwenden, die als „ideale Dioden“-ICs bekannt sind, was nur ein Marketingbegriff für eine integrierte MOSFET-basierte Lösung ist .

Ein Beispiel für einen IC, der für Sie funktionieren könnte, ist der LTC4412HV – werfen Sie einen Blick auf den Abschnitt mit Anwendungsbeispielen. Dies wird Problem Nr. 2 lösen.

Sie haben nicht genau das, was Sie in diesem speziellen Datenblatt in Bezug auf eine Beispielschaltung benötigen, aber das Obige ist ein Denkanstoß.

Problem Nr. 1 kann dann zu dem allgemeinen Problem werden, „einen Abwärtsregler (oder LDO) zu finden, der 4 V bis 30 V aufnehmen und 3 V3 ausgeben kann“. Ich würde hier einen Schaltregler verwenden, da 30 V bis 3 V3 ein ziemlicher Abfall sind. Ich weiß nicht, wie hoch Ihr Stromverbrauch bei 3V3 ist, aber wenn er relativ niedrig ist, sind die OKI-78SR- Serien von Murata einfache 78xx-Footprint-kompatible Drop-In-Ersatzgeräte, die die Stromversorgung wechseln.

In Bezug auf die Erfüllung der USB-Einschaltstromanforderungen würde ich nur 10 uF max. direkt auf die USB-Leitung und legen Sie dann den Rest Ihrer Kapazität auf die 3V3-Schiene (wo es benötigt wird), und die VIN-Kondensatoren für Ihren Regler befinden sich hinter dem idealen Dioden- / PFET-Controller, der seine Einschaltzeit haben kann gesteuert, um kein Überstromereignis auf dem USB-Host zu verursachen.

Also nach langem Suchen glaube ich die beste Lösung gefunden zu haben.

Ich habe die Schaltung jetzt stark vereinfacht, da keine 5V benötigt werden. Ich habe jetzt den Hauptreglerausgang 3v3 statt 5v gemacht. VIN tritt über eine Diode in den Regler ein. USBVIN (mit einem in diesem Schema nicht gezeigten Kondensator) ist mit einem PFET verbunden, der nach der Diode an den Regler ausgegeben wird. Ich habe einen 100k-Widerstand über VIN hinzugefügt, um das Gate des FET herunterzuziehen, wenn VIN nicht angeschlossen ist.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass das jetzt funktionieren sollte.

Die einfachste Lösung besteht darin, einfach Diode-OR beide Versorgungen wie folgt zu verbinden:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Der Nachteil ist, dass Sie über eine normale Siliziumdiode 0,7 V und über eine Schottky-Diode etwa 0,15 bis 0,2 V abfallen lassen, was für Sie möglicherweise akzeptabel ist oder nicht. Außerdem hat diese Schaltung keine "primäre" oder "sekundäre" Arbitrierung zwischen Versorgungen. Welche Versorgung höher ist, wird die aktuellste Quelle sein. Die zweite Schaltung unten könnte etwas besser sein.

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Der FET sollte eine Art FET mit niedrigem RDSon sein. In jedem Fall benötigen Sie immer noch eine Art Leistungskonditionierungsschaltung, z. B. einen Buck-Boost, damit Sie Spannungen akzeptieren können, die höher und niedriger als Ihre erforderliche Ausgangsspannung sind. Diese Schaltungen kümmern sich um die Stromquellenentscheidung. Im zweiten Stromkreis ist V2 Ihre "Übernahme" -Versorgung; Das heißt, V1 ist die primäre Versorgung, mit der Sie Ihre Schaltung betreiben, es sei denn, V2 ist angeschlossen, dann wird sie von V2 betrieben.