Leistungsauswahlschaltung für USB- oder DC-Buchse - beide bei 5 V

Ich entwerfe eine neue Platine, bei der ich feststellen muss, ob die DC-Eingangsbuchse zur Stromversorgung der Platine eingesteckt wurde, und dann die USB-Stromversorgung abtrennen muss. Ich muss es auch mit dem uC erkennen, um einige Funktionen zu aktivieren, wenn ich eine Stromversorgung habe. Das Problem ist, dass beide 5-V-Eingänge sind.

Gleichstromquelle:

Gleichstromquelle

USB-Netzteil und Leistungswähler:

USB-Netzteil und Leistungswähler

Ich habe ein paar Bedingungen in dieser Schaltung:

  • Gleichstrom nicht angeschlossen / USB angeschlossen / USB-Host-Funktion AUS : In diesem Szenario gibt der Komparator eine niedrige Spannung aus, wodurch Q3 eingeschaltet wird (p-Kanal), und dies hilft mir, saubere 5 V durch diese Schaltung zu führen.
  • DC Power connected / USB connected / USB Host function OFF : In diesem Fall möchte ich die Stromversorgung von der DC-Buchse vom USB trennen, damit kein Strom in den USB-Anschluss fließt. Es sollte nicht, da beide 5 V haben, aber bei mir bleiben. Der Komparator gibt also eine hohe Spannung aus und schaltet Q3 aus, trennt VUSB und 5 V und nimmt Strom nur von der DC-Buchse.
  • Gleichstrom angeschlossen / USB angeschlossen / USB-Host-Funktion EIN : Jetzt möchte ich, dass das Gerät den USB-Anschluss mit Strom versorgen kann, also schalte ich Q2 mit dem USB_HOST_EN-Signal ein und Strom kann von 5 V zu VUSB durch Q2 fließen.

Diese Schaltung ist ein Remix aus dem SparkFun SAMD21 Breakout Board und der typischen Power Selector Schaltung, die viele oder Arduino Boards verwenden.

Das Problem, das ich sehe, ist, dass beim Anschließen des USB die 5 V vom USB auch an VJACK zu finden sind, sodass der Ausgang des Komparators immer einen HIGH-Zustand hat.

Q1 ist ein Verpolschutztransistor. Ich dachte daran, einfach eine Diode einzusetzen, und das würde all diese Probleme lösen, aber ich hätte keine 5 V nach der Diode, sondern einen Abfall von 0,7 V oder mehr.

Da sowohl die DC-Buchse als auch der USB 5 V haben, dachte ich, dass die gesamte Leistungsauswahlschaltung überhaupt nicht vorhanden sein könnte, und verbinden Sie einfach beide 5-V-Ausgänge nach Q2. Aber dann würde die Body-Diode von Q2 auch 0,7 V abfallen, wenn Q2 ausgeschaltet ist (Nicht-Host-Betrieb), und ich hätte weniger Spannung als erforderlich.

Kann jemand mit Ideen helfen, wie man das lösen kann?

Vielen Dank!

Auf einer anderen Anmerkung ist die USB-Abschirmung normalerweise nicht mit GND auf der Seite des Slave-Geräts verbunden oder über einen kleinen Kondensator verbunden. Siehe hier: Wie schließe ich die Abschirmung des USB-Anschlusses an?

Antworten (1)

Ein einfacher Weg, der Ihren Überlegungen entgangen ist, besteht darin, dass die meisten Gleichstrombuchsen einen zusätzlichen Kontakt haben, genau zum Zweck der einfachen Auswahl der Stromquellen. Sehen Sie diesen Kontakt in Ihren Schaltplänen, rot eingekreist:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es gibt viele Verwendungsmöglichkeiten für diesen zusätzlichen Kontakt, und ich bin sicher, dass seine Verwendung Ihr Problem stark vereinfachen wird.

Vielen Dank. Das kann wirklich helfen. Es ist vorerst eine mögliche Lösung, diesen Pin durch einen Pull-up an 5 V zu binden und damit den Q3 ein- oder auszuschalten. Wenn der Stecker angeschlossen ist, würden die 5 V den Transistor wie gewünscht ausschalten, und wenn der Stecker nicht vorhanden ist, wird er intern durch den Stecker mit GND verbunden. Danke schön! Ich denke, andere Antworten können immer noch helfen, aber es ist ein großartiger Fang.
Es ist unter manchen Umständen nützlich, aber Sie müssen sich darüber im Klaren sein, dass eine Aktivierung des "plugged-in"-Schalters an der Buchse nicht gleichbedeutend mit verfügbarer Stromversorgung ist. Erstens, weil der Schalter manchmal auslöst, bevor der Stecker tatsächlich Kontakt hat, und zweitens, weil ein Benutzer das Netzteil an das Gerät anschließen kann, bevor er es an die Wandsteckdose anschließt.
@PeterGreen, wenn ich nichts verpasst habe, sehe ich nicht, dass die Stromversorgung unterbrechungsfrei sein muss.
Ja, ich habe es nicht erwähnt, aber Peter hat Recht, und wir haben tatsächlich daran gedacht. Eine neue Lösung, die wir uns ausgedacht haben, ist diese: goo.gl/fb8Awa Ein digitaler Netzschalter. Wir können den Spannungspegel am Eingang des ICs messen und abhängig von dieser Messung aktivieren. Außerdem würden wir Q3 mit dem uC ein- oder ausschalten, um sicherzustellen, dass wir Strom haben, bevor wir die USB-Stromversorgung trennen. Es wäre gefährlich, nicht zu erkennen, ob die Spannung vom Netzteil vorhanden ist oder nicht, da wir planen, LEDs mit USB eine bestimmte Helligkeit und mit einem EPS eine andere Helligkeit zu geben. Danke euch beiden!
@sanotronics, wenn du es ernst meinst, brauchst du keine eigenen Schalter zu erfinden. Es gibt eine Reihe von ICs, die als "Power Path Controllers" bezeichnet werden. analog.com/en/parametricsearch/11029 Vielleicht möchten Sie einige andere verwandte Posts wie electronic.stackexchange.com/a/351468/117785 oder electronic.stackexchange.com/a/321927/117785 überprüfen
@Ale..chenski denkst du der AP2511M8-13 würde nicht funktionieren? Die Beschreibung lautet "Power Switch ICs - Power Distribution 2.5A". Ich brauche eine günstige Lösung, da ich weder viel Platz noch Boardkosten übrig habe.
Der ADP1196, den Sie in dem von Ihnen angegebenen Link gefunden haben, scheint die gleiche Funktionalität wie der AP2511 zu haben und fünfmal teurer zu sein (0,21 USD gegenüber 1,03 USD für 100 Stück). Vielleicht ist es eine bessere Qualität, da es sich um analoge Geräte im Vergleich zu Diodes Inc. handelt. Ich werde die Kosten prüfen und das Gerät auswählen, das meinen Anforderungen entspricht. Danke!
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