Versteckte Stromschleife am Netzteil

Ich habe versucht, eine Schaltung wie im Bild unten zu bauen, wo die LDO + MCU einen Atmega328P enthält, der mit einem LDO betrieben wird:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

In der D3-Kathode gibt es eine Hauptschienenversorgung, die bis zu 20 V betragen kann, um den LDO und die MCU zu speisen. Der VUSB kann 5 V betragen, falls vorhanden.

Theoretisch: Wenn die Spannung von J1 zwischen der minimalen Betriebsspannung und 5 V liegt, kann ich von der MCU auswählen, um den PWR_CTRL anzusteuern. Wenn in diesem Zustand PWR_CTRL HIGH ist, wird der Strom vom USB abgezogen, andernfalls von J1. Wenn die Spannung von J1> 5 V beträgt, entleere ich aufgrund der Kirchhoff-Gesetze immer von J1.

In Wirklichkeit passiert Folgendes (unter anderem mit geringfügiger Relevanz):

  • Beim Bootstrapping der MCU mit PWR_CTRL Low befindet sich dieser Pin im mittleren Spannungsbereich, wenn er zurückgesetzt wird. Dies führt zu einem Lock-Zustand, der die MCU nicht starten lässt (so weit so gut), aber aufgrund dieses Zwischenzustands könnte es passieren, dass die MCU tatsächlich mit einem solchen Pin hoch läuft und daher mit voller Stromversorgung vom USB startet (Nr gut), wahrscheinlich wegen schlechtem Bootstrapping (der Pin wird nur einmal beim Start gesetzt). Wenn das System ohne Start gesperrt ist, also mit Zwischenspannung am T1-Gate (also ok für mich) -> eine kleine Schwingung von der USB-Schaltversorgung wird verstärkt und am T1-Drain umgekehrt -> wieder umgekehrt, liegt irgendwie verstärkt am Q3-Drain an -> fast vollständig auf D3-Kathode abgeschnitten (von 300 mV bis 30 mV Spitze)
  • Wenn das System mit PWR_CTRL hoch bootet, wenn an J1 eine Spannung von mehr als 5,6 V anliegt, beginnt der USB-Regler mit bis zu 200 mV bei der Schaltfrequenz des an den USB-Anschluss angeschlossenen USB-Reglers zu oszillieren (es handelt sich um ein tragbares Ladegerät). Diese Oszillation ist nur im VUSB-Netz vorhanden und fehlt überall fast vollständig. Das mag gut klingen, aber in diesem Zustand, wenn die USB-Spannung gleichzeitig mit 20 V (oder anderen niedrigeren Werten) an J1 anliegt, nimmt der LDO einen doppelten Strom auf (von 12 auf fast 24 mA). Dies bei 20V Ende mit einem LDO zu viel heiß. Ich nahm also an, dass etwas Strom von J1 -> LDO -> PWR_CTRL -> USB -> GND fließt. Oder USB -> LDO -> PWR_CTRL -> -> GND, aber letzteres scheint aufgrund der Dioden unmöglich zu sein, und D3 ist mit angelegten 15 V umgekehrt.

Was fehlt mir hier?

BITTE beachten Sie, dass das Ziel der Frage nicht darin besteht, eine funktionierende Lösung zu finden, sondern herauszufinden, warum diese Lösung solche Probleme hat.

Können Sie die Anforderungen definieren, die diese Schaltung erfüllen soll?
Ich denke, die einzige Voraussetzung ist, dass es mit USB, Strombuchse und USB+Strombuchse läuft. Die Ströme sind sehr niedrig, unter 50 mA, und die Eingangsspannung an der Strombuchse beträgt maximal 20 V, mindestens 3 V (aufgrund des LDO, der 3,3 V ausgibt). Der USB ist für den Anschluss an einen PC konzipiert.
Mit welcher Spannung soll es laufen, wenn beide vorhanden sind?
Wie erklärt (vielleicht nicht so gut), wenn J1 <= 5 V beträgt, kann ich bei vorhandenem USB wählen, indem ich den MCU-Pin ansteuere. Wenn J1 größer als 5 V ist, kann es nur von J1 ausgeführt werden, da es größer als USB ist.
Das Problem war auf den Rückstrom des D3 zurückzuführen, der von der Vusb-Stromversorgung erfasst wird. Dieser Strom erhöht die Spannung etwas höher als die USB-Spannung an der Anode D3. Wenn also die Diode umgekehrt werden soll, fließt ein Rückstrom in die USB-Versorgung.
Bereinigen Sie den Schaltplan und exportieren Sie ihn ordnungsgemäß aus Eagle. Der vertikale Text ist lästig anzusehen, und all diese Ursprungskreuze gehören einfach nicht dorthin. Ein Zeichner würde Ihnen auch keine Zeichnung mit noch vorhandenen Konstruktionslinien geben. Es ist keine gute Idee, die Freiwilligen hier, von denen Sie einen Gefallen erbitten, mit Mist zu überschütten.

Antworten (2)

Anstatt diskrete Teile zusammenzuschustern und zu hoffen, das gewünschte Ergebnis zu erzielen, wird dies einfacher und narrensicherer mit einem dedizierten IC durchgeführt: dem LTC4412 von Linear Tech . Die folgende Schaltung sollte Ihnen den Einstieg erleichtern.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Beachten Sie, dass PWR_CTRL in dieser Schaltung HIGH ist, um Vbus auszuwählen, und LOW, um Vusb auszuwählen, wenn beide Versorgungen angeschlossen sind.

Ok, danke, das ist nett, verwendet ein P-MOS wie meines, aber die Komponente hat einige Kosten. Wie auch immer, ich habe das gefragt, weil ich gerne wissen möchte, warum meine Lösung nicht gut funktioniert.
LT(C)XXXX = teuer.
@winny - Ich bin nicht anderer Meinung, dass die Linear-Teile nicht billig sind, aber Sie bekommen, wofür Sie bezahlen;)
Ja, irgendwann müssen sie das Geld durch die kostenlose Lieferung von LTspice zurückerhalten. :-)
Ich bin fertig mit TI, ich hatte zu viele undokumentierte Features in ihren Teilen und keine Möglichkeit, sie zu bekommen. Sie bekommen, wofür Sie bezahlen.
TPS2112A könnte eine Alternative sein.

Was fehlt mir hier?

  1. Q3 ist ein P-Kanal-FET und steht in der Schaltung auf dem Kopf. Untersuchen Sie seine Körperdiode im Symbol.

  2. D1 kann Ihren MCU-Ausgang belasten, wenn er nicht als Open Collector konfiguriert ist.

Versteckte Stromschleife am Netzteil
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