Umschalten zwischen Netzteilen - USB dominant

Ich versuche, einen Datenlogger zu erstellen. Ich möchte, dass der Datenlogger in 2 Modi laufen kann.

  1. Bench-Modus (USB-betrieben 5 V)
  2. Feldmodus (extern versorgt 3,3 - 12 V)

Der Bench-Modus ist immer dann aktiv, wenn der USB-Anschluss mit Strom versorgt wird. Im anderen Fall ist der Feldmodus aktiv. Ich möchte dies, weil der Datenlogger in batteriebetriebenen Projekten verwendet wird und ich nicht möchte, dass der Datenlogger aus dem Host-Projekt saugt, wenn er seine Stromversorgung über USB beziehen kann.

Im Grunde möchte ich also einen Leistungsmultiplexer erstellen, der die externe Stromversorgung ausschaltet, wenn USB-Strom zugeführt wird.

Das Datenblatt des Mikrocontrollers, den ich verwenden möchte, ergab das folgende Schema.

USB-Dual-Power, Eigenleistung dominant

Das arbeitende Du ist genau das Gegenteil von dem, was ich mir vorgestellt hatte, also habe ich versucht, es anzupassen. Ich weiß, dass dies funktionieren sollte, solange die externe Stromversorgung unter 6-7 V liegt, aber was ist mit höheren Spannungen?

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Hinweis: Nur ein Beispiel.

Beide Konfigurationen sollten einen möglichst geringen Stromverbrauch und einen geringen Platzbedarf haben.

Ich habe viele Themen zu diesem Thema gesehen, aber sie haben mir nicht die Antwort gegeben, wie es geht.

Also meine Frage(n):

  1. Ist es möglich?
  2. Wie kann ich eine 3,3 V - 12 V Stromversorgung per USB-Netzteil abschalten?
  3. Wie ermittelt man benötigte Widerstands-/Kondensatorwerte?
  4. Welche Teile würdet ihr empfehlen?

Das ORing ist eine Option, die meine Schaltung (hinter dem LDO) nicht daran hindert, aus dem Host-Projekt zu saugen.

Ich verstehe auch die Einschränkungen des USB-Standards.

Ich sollte wahrscheinlich MOSFETs anstelle von BJTs verwenden, aber ich frage mich, ob dies funktionieren würde.

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Antworten (3)

Wenn es Ihnen nichts ausmacht, einen dedizierten IC für diese Aufgabe zu beschaffen und zu verwenden, und bereit sind, etwas Platz auf der Platine zu opfern, können Sie einen LTC4417 für diese Aufgabe einsetzen, wie in der folgenden Schaltung beschrieben. Sie müssen die Werte jedoch anpassen, damit sie passen: Ich habe das Datenblattverfahren zum Anbringen dieses Chips "grob geschnitten", aber Sie sollten das Datenblatt-Antragsverfahren selbst durchlaufen, um sicherzustellen, dass Sie die Dinge erhalten wie Einschaltströme und Spannungsabfall rechts.

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die gute Nachricht bei dieser Lösung ist, dass Sie nicht versehentlich etwas Dummes damit machen können, wie z .

Ich bin etwas spät dran, aber wenn Sie den dritten Kanal nicht verwenden, empfehle ich die Verwendung des LTC4418, der das Zweikanal-Äquivalent ist.

Fast, außer dass es den Teil der USB-Spezifikation verletzen könnte, den Bus niemals, aus welchem ​​Grund auch immer, mit Strom zu versorgen. (Hervorhebung hinzugefügt, aber Sie verstehen, worauf es ankommt) Es gibt einen potenziellen Weg von der 12-V-Batterie über Q1 und R2 in den USB-Stecker. Ich weiß nicht, was passiert, wenn Sie es mit Strom versorgen, aber ich vermute, dass die Hostseite keine Energie aufnehmen kann (es ist billiger, auf diese Weise herzustellen), und Sie könnten am Ende ein lokales USB-System haben, das auf irgendetwas läuft 5V bis 12V je nach R2 und was sonst noch an andere USB-Anschlüsse angeschlossen ist. 5V-Geräte mögen übrigens generell keine 12V. :-)

Zwei Möglichkeiten, wie Sie dies lösen können, sind:

  1. Fügen Sie einen Puffer / Level-Shifter zwischen der USB-Stromversorgung und der Batterieabschaltung hinzu. Eine Diode wird aufgrund des 5-V-MCU-Antriebs-12-V-Motorproblems, das sich inzwischen in wahrscheinlich Hunderten von Fragen zeigt, nicht das tun, was Sie wollen.
  2. Verwenden Sie einige Ersatz-E / A, wenn Sie welche haben, und erledigen Sie diese Aufgabe in Software.

Am einfachsten ist es, an jedem Eingang eine Schottky-Diode zu verwenden, sodass Sie die Leistungseingänge ODER-verknüpfen. Der Ausgang davon speist einen LDO, der dann Ihre MCU speist. Stellen Sie sicher, dass der LDO jede mögliche Spannung als Eingang annehmen kann.

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Simulieren Sie diese Schaltung – Schaltplan erstellt mit CircuitLab Beachten Sie, dass dieser Schaltplan die LDO-Masseverbindung weglässt und die Diodentypen nicht korrekt sind. Zum ersten Mal mit CircuitLab.

Ein Beispiel für einen Schottky, den ich verwendet habe, ist Diodes Inc B320-13-F, er hat eine Vf von 0,39 V bei 1,0 A. Aber jeder wird es tun. Ein günstiger LDO ist der TI LP2992 oder der TI TLV1117-33. Aber der TLV-Teil hat eine viel höhere Dropout-Spannung. Es gibt viele von jedem, aber zumindest diese werden Sie in die richtige Richtung weisen.

Dies funktioniert nicht für eine Batterie > 5V. USB-Stromversorgung muss Priorität haben
VCC_USB ist 5 V; VCC_BATTERY beträgt typischerweise 3 V–3,6 V. USB hat also Priorität, solange VCC_USB > (VCC_BATTERY + Vf von D1)
Die Sekundärversorgung wurde mit 3V-12V spezifiziert
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