Progettazione di un alimentatore efficace per prodotti incorporati

Attualmente sto progettando diversi prodotti per microcontrollori integrati da alimentare da una presa a muro. Ho intenzione di utilizzare alimentatori da parete per verruche per fornire un ingresso di circa 5-9 V CC, ma desidero che l'ingresso del mio dispositivo funzioni fino a 30 V solo per motivi di compatibilità e facilità d'uso. L'uscita di questo circuito di alimentazione deve essere 3,3 V a un massimo di circa 500 mA. Voglio anche la protezione da tensione inversa nel caso in cui un utente inserisca un jack a botte con terminali negativo al centro. Di seguito è il mio design. Ho usato un fusibile PTC per prevenire problemi di cortocircuito / sovracorrente e un MOSFET a canale P per evitare che la polarità inversa raggiungesse il regolatore di commutazione. Il diodo Zener consente alte tensioni di ingresso per non friggere il MOSFET.

Le mie domande principali sono: questo regolatore di commutazione funziona con il MOSFET a canale P che protegge il pin Vin? Alcune delle mie scelte di parti sono ovviamente sbagliate? Ci sono errori evidenti che impediranno che ciò funzioni?

Nota: alcune di queste parti si trovano su LCSC solo a causa del loro basso prezzo e integrazione con il servizio PCB che utilizzo, nel caso in cui non riesci a trovare il mfg. numero parte ovunque.

EDIT: ho modificato il mio design per evitare una corrente di spunto superiore a circa 15-25A.

La protezione da polarità funziona correttamente come spiegato in Mosfet nella protezione da polarità inversa .
Il resto sono le applicazioni tipiche fornite da Microchip nel foglio dati MCP16301 / H.
Quindi, non vedo alcun problema lì.

Non so se hai considerato la corrente di spunto quando si applica 30 V mentre C2 inizialmente forma un corto: non dovrebbe superare la corrente pulsata massima del diodo corporeo che il diodo corporeo può gestire né la corrente massima di drenaggio pulsata che risulta essere -27 A .

Il PTC ha una resistenza minima di 0,400 Ω più l'ESR di C2 più la resistenza di contatto di J2 più la "resistenza" del diodo corporeo Q2 o il canale acceso lentamente probabilmente limitano la corrente di spunto, ma è meglio simulare e / o misurare esso.

MODIFICA 1
Il diodo corporeo conduce sempre, quindi l'accensione lenta di Q2 a causa di R3 o di un condensatore aggiuntivo attraverso la sorgente gate di Q2 (= attraverso D2) non limiterà la corrente di spunto.

Faresti meglio a usare una resistenza da 1 ohm. Insieme alla resistenza minima nota del PTC, la corrente è limitata a 30 V / 1,4 Ω = 21,4 A.

A 30 V in ingresso, 3,3 V e 600 mA in uscita, 80% di efficienza, Iin = 83 mA, quindi perdite in 1 ohm = 6,8 mW.
A 12V in, 3.3V e 600 mA in uscita, 80% di efficienza, Iin = 206 mA, quindi perdite in 1 ohm = 43 mW.

Nota: un NTC funzionerà, ma non dimenticare che non aiuta più molto quando fa caldo. Pertanto, si applica il conteggio a 10 prima di accendere un dispositivo dopo averlo spento .

MODIFICA 2
L'aggiunta di un altro PMOS back-to-back sarebbe anche una soluzione.
Tuttavia, il collegamento degli scarichi porterebbe alle seguenti condizioni iniziali :

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Le tensioni tra C3 e C2 sono inizialmente 0V. Ho disegnato questo corto (solo) per C3 per mostrare cosa succede nel circuito sopra. Anche le tensioni di gate per entrambi i PMOS sono quindi inizialmente 0V. Quindi, entrambi i PMOS saranno accesi dall'inizio e produrranno comunque un'enorme corrente di spunto.
Si noti che il collegamento di C2 tra i due PMOS non aiuterà: il diodo corporeo di M2 avrà lo stesso effetto di D2.

Meglio sta unendo le fonti :

^{simula questo circuito}

Ancora una volta, le tensioni tra C3 e C2 sono inizialmente 0V.
Qualsiasi tensione superiore a 0 V sulla sorgente di M2 renderà distorto il suo diodo corporeo, quindi un C3 inizialmente in cortocircuito non avrà alcun effetto su C2, D1 e R1.
Poiché il diodo corporeo di M1 è polarizzato in avanti e C2 inizialmente è 0 V, la tensione di gate sarà inizialmente uguale alla tensione di alimentazione, mantenendo entrambi i PMOS chiusi.
C2 si sta caricando lentamente attraverso il diodo corporeo di M1 e R1 e accenderà entrambi i PMOS lentamente in questo modo, limitando la corrente di spunto.
Il tempo di accensione è determinato da R1 e C1 e dalla tensione di soglia dei mosfet.