USB & 12V-Netzteil gleichzeitig - Diode?

Ich entwerfe derzeit eine (ziemlich einfache) Schaltung, die von einem gewöhnlichen 12-V-Netzteil gespeist wird. Um den eingebetteten µC zu flashen und/oder Debugging-Ausgaben zu erhalten, verwende ich eine integrierte USB-UART-Schnittstelle.

Um die Schaltung programmierbar zu machen, auch wenn sie nicht an 12 V angeschlossen ist, möchte ich die Schaltung über USB mit Strom versorgen.

Daher ist meine Frage, ob es sicher ist, USBVCC über nur eine einzige Diode (z. B. 1N4148) an die 12-V-Schiene anzuschließen. Der Spannungsabfall über der Diode ist in meinem Fall kein Problem, da sie nur einen LDO speisen, der etwa 4 V benötigt:Meine geplante Schaltung

Die meisten Schaltungen, die ich online gesehen habe (z. B. das Arduino UNO-Netzteil), verwenden einen OpAmp und FETs, um zwischen den Stromquellen umzuschalten, aber meines Wissens sollte die oben gezeigte Schaltung die Aufgabe erfüllen, solange der Spannungsabfall über der Diode nein ist Problem.

Wenn die vorgeschlagene Schaltung in Ordnung ist, würde ich gerne ein paar Ratschläge erhalten, wie die Verwendung der Schaltung sicherer gemacht werden kann. Wenn die Diode jemals ausfällt, würde die Schaltung den USB-Controller des Computers töten, an den sie angeschlossen ist (im besten Fall) oder sogar ein ganzes xk$-Notebook töten.

Ich denke, ein 5V-Varistor und eine zusätzliche Sicherung sollten zur 'zusätzlichen Sicherheit' beitragen (siehe zweite Schaltung), aber würden der Varistor und die Sicherung schnell genug reagieren, um den USB-Controller vor Beschädigungen zu schützen?Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

(PS: Ja, ich habe Kappen für das LDO, habe sie hier der Einfachheit halber weggelassen)

Wenn Ihre Leistungsaufnahme sehr gering ist, ist der 1N4148 möglicherweise geeignet. Andernfalls sollten Sie eine Schottky-Diode mit der entsprechenden Nennstromstärke wählen. Diese Dioden haben einen geringeren Durchlassspannungsabfall als Silizium-Dioden mit PN-Übergang. Und werden aus diesem Grund häufig in Leistungsanwendungen verwendet.

Antworten (1)

Dies ist eigentlich ziemlich üblich, obwohl Sie auch eine Diode in Übereinstimmung mit Ihrer 12-V-Versorgung benötigen. Es wird in der Leistungselektronikbranche als "Diodenauktion" bezeichnet, und ich habe gesehen, dass es in einem System mit extrem hoher Leistung (Megawattbereich) verwendet wird, um zwischen redundanten Gleichstromquellen im Kilovoltbereich umzuschalten.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der Varistor sollte meiner Meinung nach als Schutz ausreichend sein, obwohl Sie vielleicht auch eine TVS-Diode in Betracht ziehen möchten. Es wird nur für den kurzen Moment benötigt, in dem die Diode rückwärts leitend ist, obwohl dies möglicherweise nicht erforderlich ist. Wenn die 12 V angeschlossen sind (und die 5 V bereits vorhanden sind), dauert es ein wenig, bis die Diode mit dem Sperren beginnt (Rückwärtsverzögerungszeit), sodass die 5-V-Leitung einen Burst von 12 V sieht, aber sie kann dies möglicherweise tatsächlich absorbieren, da dies der Fall ist schnell entfernt werden. Es schadet jedoch nie, mit den Schutzmaßnahmen sicher zu sein.

Sie sollten auch sicherstellen, dass sich Ihr Regler bei dem plötzlichen Anstieg auf 12 V gut verhält. Abhängig von der Art des verwendeten Reglers kann dies zu einer Transiente auf der 3,3-V-Leitung führen. AFAIK-Linearregler (wie der 1117) sind normalerweise ziemlich gut darin, aber ich würde es trotzdem überprüfen.

Vielen Dank für Ihre Antwort, ich werde prüfen, ob der 1117 mit diesen Spannungssprüngen zufrieden ist. Die zusätzliche Diode verhindert also, dass die 12-V-Schaltung über USB mit Strom versorgt wird? Wenn die Schaltung niemals ausschließlich über USB mit Strom versorgt würde, wäre dies nicht erforderlich? (Das ist nur eine theoretische Frage, um das Warum zu verstehen !)
Technisch ja, Sie brauchen die 12-V-Diode nicht. Ich denke jedoch, dass es die Flexibilität erhöht, da Sie es mit Spannungen unter 5 V versorgen könnten, wenn Sie dies über die 12-V-Leitung möchten (mit einem LDO wäre es der Bereich von 3,6 V bis 12 V, wenn Sie eine Schottky-Diode verwenden würden). Es fühlt sich einfach unvollständig an, es wegzulassen, und wenn Sie nicht versuchen, in der Massenproduktion ein paar Cent zu sparen, sehe ich keinen Grund, nicht die Flexibilität zu haben.
Ja, natürlich, ich wollte nur wissen, was der Zweck dieser zusätzlichen Diode ist. Da bin ich ganz deiner Meinung, das ist die sauberere und flexiblere Lösung!
Ein weiterer möglicher Grund, es dort einzubauen, ist, dass Sie die 12-V-Versorgungsschaltung nicht mit Strom versorgen, wenn die 12-V-Versorgung an Ihr Gerät angeschlossen ist, aber die 12-V-Versorgung selbst ausgeschaltet (dh nicht angeschlossen) ist. Einige schlecht gestaltete (oder einfach billige) Verbrauchsmaterialien mögen das nicht sehr. Je nach Design kann es anfangen, Tonnen von Strom aus Ihrem VBUS zu ziehen (oder es könnte nichts tun und sich gut verhalten).
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