Làm thế nào để hạn chế hiện tại xâm nhập?

Tôi đang thiết kế một thiết bị chạy bằng USB. Thiết bị sử dụng chip FTDI FT2232 để kết nối USB. Theo lệnh từ chip FT2232 của máy tính sẽ cho phép cấp nguồn thông qua bộ chuyển đổi MOSFET sang phần còn lại của mạch. Mạch bổ sung này có điện dung 50uF (công cụ đồ họa + phụ trợ) và được cấp nguồn từ cùng một cổng USB. Sau khi bật công tắc, điện dung 50uF bổ sung này sẽ chìm một dòng điện lớn cho đến khi được sạc.

Làm cách nào để hạn chế dòng vào này 1) để tránh sụt áp trên đường ray nguồn và 2) để tránh PTC USB ngắt kết nối nguồn với thiết bị?

Có đủ để đặt một hạt ferrite nối tiếp với công tắc MOSFET để hạn chế dòng vào không? Hoặc tôi nên sử dụng một con chip đặc biệt, như chip để hạn chế dòng điện hoặc chip để kiểm soát tốc độ xoay?

Lưu ý: tất cả các thiết bị được cấp nguồn từ 3,3V. Vì vậy, một sự sụt giảm nhỏ trên đường ray 5V không phải là vấn đề nếu nó không ngăn LDO để đầu ra ổn định 3,3V.

— ibiza
nguồn

50 uF trên USB 5V không phải là một vấn đề. PTC có hằng số thời gian, do đó, thời gian ngắn tăng đột biến sẽ không vượt qua nó. Dù sao, tôi có một số dự án với hàng trăm uF trên đường ray USB, không có hiệu ứng xấu.

— Sói Connor

@Tên giả. PTC chậm và đồng ý, chúng không ngắt vì thời gian tăng đột biến ngắn. Tuy nhiên, một đột biến như vậy có thể tạo ra một sự sụt giảm đủ trên đường sắt điện áp, mà tôi muốn tránh. Thông số kỹ thuật USB cho biết tải tương đương không được vượt quá 10uF song song với 44 Ohms.

— ibiza

Máy tính xách tay của tôi đã bị lỗi quá dòng và không hoạt động với các thiết bị có 47 uF trên VBUS. Gắn với thông số USB <10 uF.

— endolith

Tôi đoán cảm biến hiện tại USB là khá triển khai / bo mạch chủ cụ thể. Nếu bạn muốn an toàn, hãy đặt một bộ chia USB được cấp nguồn nối tiếp với thiết bị của bạn. Bằng cách đó, việc thổi bất cứ thứ gì vào máy tính của bạn khó hơn nhiều, ngay cả khi có sự cố xảy ra.

— Sói Connor

Tôi đã gặp vấn đề tương tự với các thiết bị đầu cuối USB trên PLC công nghiệp Beckhoff, nó thực sự rất khó và sẽ thực sự cảnh báo trên màn hình khi tôi cắm vào một trung tâm USB không có nguồn mà không có kết nối (bản thân trung tâm có quá nhiều điện dung). FakeName là đúng, nó rất triển khai / bo mạch chủ cụ thể.

— Kevin Vermeer

Câu trả lời:

Sử dụng mạch RC trong cổng MOSFET để làm chậm quá trình bật.

Một trong những ghi chú ứng dụng FTDI có ví dụ về mạch khởi động mềm trên USB Vbus:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

— điện máy
nguồn

Đã đồng ý. Một mạch RC sẽ giới hạn dòng điện đi đến tụ điện. Phải cẩn thận để đảm bảo rằng thời gian tăng tối thiểu trên các thiết bị được kết nối với đường ray được đáp ứng, nếu không, có thể có những trục trặc logic khởi động kỳ lạ khó chẩn đoán. Ngoài ra, có thể cần một diode tắt nhanh trên điện trở (để tắt nhanh MOSFET).

— Adam Lawrence

Đây có vẻ là giải pháp tốt nhất. Thật vậy, mạch khởi động mềm dựa trên MOSFET được hiển thị trong hướng dẫn FTDI ftdichip.com/Document/AppNotes/ đá . Cảm ơn bạn.

— ibiza

Khi tôi mô phỏng mạch này, nó không hoạt động nhiều; Tôi vẫn nhận được một đột biến 18 A hiện tại. Ngưỡng điển hình của IRLML6402 là -0,55 V, do đó, nó bật khá nhanh. Tui bỏ lỡ điều gì vậy?

— endolith

Dường như có một phiên bản tốt hơn với một nắp bổ sung cho đầu vào được giải thích ở đây semianalog.com/articles/fet-inrush/fet-inrush.pdf (nhưng tôi đã không thử nó)

— patstew 20/2/2017

Đặc tả USB chương 11, Khả năng tương tác và phân phối điện, đặt ra các giới hạn khá nghiêm ngặt đối với việc rút điện. Điện dung được trích dẫn chỉ có 10 VÒI, để tránh sụt áp quá nhiều. Có các IC chuyên dụng (như LM3525 ) để thực hiện cả giới hạn dòng điện và chuyển đổi nguồn, điều này có thể giúp ích, nhưng đảm bảo mạch điện phía sau xử lý việc tăng điện áp chậm một cách chính xác. Một máy dò màu nâu có thể là đủ, nhưng một vài thiết bị đòi hỏi nhiều điện áp theo thứ tự cụ thể.

— Yann Vernier
nguồn

Các IC chuyên dụng tương tự cho giới hạn dòng USB: AP2337 , BD82034FVJ-GE2 , v.v.

— davidcary

Các câu trả lời khác là tốt nhưng nếu bạn thích một giải pháp một thành phần thì tồn tại Inrush Hiện tại.

Tôi đã sử dụng chúng trước đây để ngăn chặn cầu chì thổi khi cắm nóng nguồn điện. Hoạt động của họ rất đơn giản. Về cơ bản chúng có điện trở ở nhiệt độ phòng, nói 5. Khi bạn cắm vào nguồn điện 5V, dòng điện tăng áp hiện bị giới hạn ở mức 1A ngay cả khi có một đoạn ngắn trực tiếp ở phía bên kia của ICL. (5V / 5Ω = 1A) Ngay khi dòng điện chạy qua ICL, nó bắt đầu nóng lên và điện trở của nó giảm xuống rất gần 0Ω (kiểm tra biểu dữ liệu) và có vẻ như thành phần này không còn trong mạch.

Tôi thích những thứ này bởi vì chúng thường dễ dàng làm lại thành một thiết kế hiện có và nó chỉ là một thành phần.

— ACD
nguồn

Đây chắc chắn là một cách mới để hạn chế dòng điện, nhưng OP muốn có một giải pháp ngăn chặn sự chùng điện áp.

— sherrellbc

Rất tiếc, tôi nghĩ rằng tôi đã sắp xếp theo cách mới nhất. Không nhận ra đây là tuổi. OP muốn một cái gì đó sẽ không dẫn đến sụt áp trên đường ray điện. Anh không nói gì về sự chùng xuống. Cộng với "độ võng" sẽ chỉ xảy ra trong vài giây (nhiều hơn một khởi đầu mềm). Khi đạt đến trạng thái ổn định, đường ray 5V sẽ không bị tắt nhiều hơn một vài milivol và đường ray 3V3 sẽ không bị ảnh hưởng.

— ACD

Tôi đã giải thích những gì OP nói về việc hạn chế sụt áp là một hậu quả trực tiếp của kỹ thuật giới hạn hiện tại. Đó là, nếu ICL mà bạn đề xuất đã vượt qua 1A dòng điện, 5V sẽ bị rơi trên nó (tức là điện áp chùng xuống trong giây lát khi nguồn sạc điện dung). Tôi có thể hoàn toàn sai ở đây mặc dù. Có lẽ tôi đang ném các điều khoản xung quanh mà không thể thay thế cho nhau. Dù bằng cách nào, tôi thích giải pháp của bạn.

— sherrellbc