Cách thích hợp để ngắt kết nối IC trong trạng thái năng lượng thấp để tránh việc cung cấp ký sinh / cho ăn ngược

Tôi đang làm việc trong một dự án dựa trên nền tảng pin năng lượng thấp, tích hợp một vài thiết bị khác nhau bao gồm dải neopixel và pixie Adaf nhung . Khi tổng thể thiết bị không hoạt động, tôi muốn nó rút ra dưới 0,1mA để tối đa hóa tuổi thọ pin LiPo.

Tôi đã làm tất cả những thứ này hoạt động (đo 0,035mA) nhưng tôi không chắc chắn rằng tôi nhất thiết phải làm nó theo cách thức đúng hướng và tôi dự định xây dựng một sản phẩm dựa trên điều này vì vậy tôi muốn làm đúng.

(Không hiển thị: một diode flyback cho rơle)

Mối quan tâm cốt lõi mà tôi có là khả năng cung cấp năng lượng cho các thiết bị khi có VCC bị ngắt kết nối thông qua dòng điện từ các chân dữ liệu. Chẳng hạn, Pixie (giao tiếp qua sê-ri), không có chế độ tắt nguồn và ngay cả khi ra khỏi đường thoát ra khỏi một miliamp. Vì vậy, tôi đã đặt một rơle nhỏ để ngắt kết nối VCC của nó và phát hiện ra rằng pin nối tiếp thực sự vẫn đang cung cấp năng lượng cho pixie. Các gợi ý ở nơi khác cho rằng nhiều chip có một diode chuyển các chân đầu vào kỹ thuật số của chúng sang VCC để bảo vệ nguồn. Để giải quyết vấn đề này, tôi đã phải tạm dừng thư viện nối tiếp và thực sự là DigitalWrite (PIN, THẤP) trong khi ngủ.

Điều tương tự với dải WS2812b - ngắt kết nối VCC vẫn cho phép thiết bị được cấp nguồn từ chân dữ liệu. Và trong các thiết kế khác khi tôi ngắt kết nối GND với MOSFET kênh N, tôi đã thấy điều ngược lại - một dòng chảy ngược qua dòng dữ liệu xuống đất! (Điều này phải được giải quyết bằng một diode trên mỗi bài đăng trên PJRC.) WS2812b thực sự mất khoảng một milliamp mỗi lần ngay cả khi không bật,

Vì vậy, câu hỏi: Có một cách chung, cách sạch sẽ để ngắt kết nối VCC và GND khỏi các phần của dự án trong khi ngủ hệ thống khi có các chân dữ liệu trong hỗn hợp. Thực hành tốt nhất là gì?

Một vài ý tưởng:

1. Buộc VCC thành GND (không chắc bằng cách nào? Hbridge?). (Nếu tôi làm điều đó, điều gì xảy ra với các chân dữ liệu cao?)
2. Đặt bộ đệm ba trạng thái giữa tất cả các chân dữ liệu và các thiết bị này và trong khi ngủ, đặt bộ đệm ba trạng thái ở trạng thái trở kháng cao, chỉ ngắt kết nối VCC hoặc GND với P hoặc N mosfet
3. Chỉ ngắt kết nối GND với N mosfet và đặt điốt trên tất cả các chân dữ liệu
4. Có một loại chốt công suất nào đó ngắt kết nối cả VCC và GND và đặt chúng vào trạng thái trở kháng cao (như bộ đệm ba trạng thái cho điện?) Theo cách đó, dòng điện không có cách nào "chảy" ra khỏi các đường dữ liệu.

Ai đó có thể khai sáng cho tôi cách xử lý gọn gàng nhất, lặp đi lặp lại nhất để xử lý loại vấn đề này không? (Không cần phải nói, tôi đã dành hàng giờ để giải quyết vấn đề này với rất ít may mắn, mặc dù tôi đã tìm thấy lưu ý công nghệ này về chuyển đổi tải nhưng nó không giải quyết được nguồn cấp dữ liệu ngược và ký sinh trùng)

Khi tôi làm điều này, tôi thường sử dụng các công tắc tương tự CMOS trên các dòng dữ liệu bị ảnh hưởng.

Một cái gì đó như ADG812 có 4 kênh chuyển mạch SPST dễ dàng phù hợp với logic khá nhanh và cung cấp trở kháng thực sự cao giữa các nút chuyển đổi khi ở trạng thái tắt.

Điều tuyệt vời ở đây là kỹ thuật này hoạt động cho cả các dòng dữ liệu hai chiều và hai chiều.

Những phần này cũng chạy trên một nụ cười rạng rỡ:

Trình tự thông thường để tắt nguồn:

1. Tắt chuyển đổi đường dẫn dữ liệu

2. Tắt nguồn miền.

Tăng sức mạnh là ngược lại, tất nhiên.

[Cập nhật]

Chúng thực sự được biết đến bởi các tên khác, chẳng hạn như cổng thông qua và cổng truyền .

Chúng khác biệt đáng kể so với bộ đệm ba trạng thái thực (như bạn có thể thấy trong diagrame trong liên kết ở trên), nhưng đối với logic thông thường, hiệu ứng tốt hơn (đây vốn là một thiết bị hai chiều) nhưng có công suất thấp hơn.

Nếu các tín hiệu dữ liệu được kết nối với vi điều khiển của bạn, bạn có thể chỉ cần làm cho chúng trở kháng cao bằng cách định cấu hình các chân đó làm đầu vào. (Nếu chip khác sử dụng rất ít năng lượng, bạn có thể coi Vcc của nó giống như tín hiệu dữ liệu.)

Nếu không, bạn có thể sử dụng các công tắc tương tự (chip logic 74x66) để ngắt kết nối chúng. Đối với các tín hiệu đơn hướng, 74 ngẫu nhiên cũng sẽ hoạt động.

Tôi không nghĩ rằng có một kích thước phù hợp với tất cả các chiến lược không may. Chuyển nguồn sang hệ thống con như bạn đã làm. Trong phần mềm, ổ chân thấp cho trạng thái năng lượng thấp, trừ khi làm như vậy sẽ gây ra tình trạng trạng thái ổn định công suất cao. Trong trường hợp đó, lái pin cao. Không bao giờ để đầu vào nổi. Trình tự sức mạnh khi cần thiết để thiết lập các điều kiện ban đầu an toàn.

$I^2C$

Bạn không có tùy chọn đó - bạn buộc phải sử dụng I / O nối tiếp không đồng bộ. Một số vi điều khiển cho phép một cách tiếp cận tương tự như I2C để giải quyết vấn đề. Nếu bạn có thể lập trình pin đầu ra nối tiếp thành chỉ kéo xuống thay vì kéo xuống phổ biến hơn , kéo xuống cho 0 , thì bạn có thể thêm điện trở kéo lên để chuyển Vcc sang thiết lập một logic cao.
Giải pháp này không gây ồn như cách tiếp cận hiện tại của bạn, nhưng nó sẽ giải quyết vấn đề cấp nguồn lại cho các mô-đun I / O của bạn từ AVR. Nó không thực sự là một giải pháp "sạch", nhưng nó an toàn hơn nhiều cho các vi điều khiển trong các mô-đun IO của bạn.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}