Come limitare la corrente di spunto?

Sto progettando un dispositivo alimentato da USB. Il dispositivo utilizza il chip FTDI FT2232 per la connessione USB. Su comando di un chip FT2232 del computer dovrebbe consentire l'alimentazione tramite un interruttore MOSFET al resto del circuito. Questo circuito aggiuntivo ha una capacità di 50uF (FPGA + roba aux) ed è alimentato dalla stessa porta USB. Dopo l'accensione, questa capacità aggiuntiva di 50 uF affonderà una corrente enorme fino a quando non viene caricata.

Come limitare questa corrente di spunto 1) per evitare la caduta di tensione sui binari di alimentazione e 2) per evitare che il PTC USB disconnetta l'alimentazione del dispositivo?

È sufficiente mettere un cordone di ferrite in serie con l'interruttore MOSFET per limitare la corrente di spunto? O dovrei usare un chip speciale, come chip per limitare la corrente o chip per il controllo della velocità di risposta?

Nota: tutti i dispositivi sono alimentati da 3,3 V. Quindi una piccola caduta sulla guida a 5 V non dovrebbe essere un problema se non impedisce a un LDO di produrre 3.3V stabili.

— ibiza
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50 uF su USB 5V non dovrebbero essere un problema. I PTC hanno una costante di tempo, quindi un picco di corrente di breve durata non lo farà scattare. Ad ogni modo, ho qualche progetto con diverse centinaia di UF attraverso le guide USB, senza alcun effetto negativo.

— Connor Wolf,

@Nome falso. I PTC sono lenti e, d'accordo, non inciampano a causa di picchi di breve durata. Tuttavia, un tale picco può creare una caduta sufficiente sulla guida di tensione, che vorrei evitare. Le specifiche USB indicano che il carico equivalente di spunto non deve superare 10uF in parallelo con 44 Ohm.

— ibiza,

Il mio laptop ha segnalato errori di sovracorrente e non ha funzionato con dispositivi con 47 uF su VBUS. Stick con le specifiche USB di <10 uF.

— endolito il

Suppongo che il rilevamento della corrente USB sia piuttosto specifico per implementazione / scheda madre. Se vuoi essere sicuro, metti un hub USB alimentato in serie con il tuo dispositivo. In questo modo è molto più difficile soffiare qualcosa sul tuo computer, anche se qualcosa va storto.

— Connor Wolf,

Ho avuto problemi simili con i terminali USB su un PLC industriale Beckhoff, che era davvero schizzinoso e in realtà lampeggiava un avviso sullo schermo quando collegavo un hub USB non alimentato senza niente collegato (l'hub stesso aveva troppa capacità). FakeName ha ragione, è molto specifico per implementazione / scheda madre.

— Kevin Vermeer

Risposte:

Utilizzare un circuito RC nel gate MOSFET per rallentare l'accensione.

Una delle note sull'app FTDI contiene questo esempio di un circuito di avvio graduale su USB Vbus:

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— mikeselectricstuff
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Concordato. Un circuito RC limiterà la corrente che va al condensatore. Bisogna fare attenzione a garantire che siano rispettati i tempi minimi di salita sui dispositivi collegati al binario, altrimenti potrebbero esserci strani problemi logici di avvio che sono difficili da diagnosticare. Inoltre, potrebbe essere necessario un diodo di spegnimento rapido attraverso il resistore (per spegnere rapidamente il MOSFET).

— Adam Lawrence,

Questa sembra la soluzione migliore. Infatti, il circuito di soft-start basato su MOSFET è mostrato nelle linee guida FTDI ftdichip.com/Documents/AppNotes/… . Grazie.

— Ibiza

Quando simulo questo circuito non fa molto; Ricevo ancora un picco di 18 A. La soglia tipica IRLML6402 è -0,55 V, quindi si accende abbastanza rapidamente. Mi sto perdendo qualcosa?

— endolith,

Sembra che ci sia una versione migliore con un limite in più per l'input spiegato qui semianalog.com/articles/fet-inrush/fet-inrush.pdf (ma non l'ho provato da solo)

— patstew

Le specifiche USB capitolo 11, Interoperabilità e Power Delivery, pongono limiti piuttosto stringenti sull'assorbimento di potenza. La capacità citata è solo di 10µF, per evitare una caduta di tensione eccessiva. Esistono circuiti integrati specializzati (come LM3525 ) che eseguono sia la limitazione di corrente che la commutazione di potenza, il che potrebbe aiutare, ma assicurarsi che i circuiti dietro di esso gestiscano correttamente l'aumento lento della tensione. Un rivelatore brown-out può essere sufficiente, ma alcuni dispositivi richiedono molte tensioni in ordini specifici.

— Yann Vernier
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Circuiti integrati specializzati simili per la limitazione della corrente USB: AP2337 , BD82034FVJ-GE2 , ecc.

— davidcary,

Le altre risposte sono buone ma se preferisci una soluzione monocomponente esiste un limitatore di corrente di spunto.

Li ho usati prima per evitare che i fusibili si brucino quando si collega a caldo l'alimentatore. Il loro funzionamento è davvero semplice. Fondamentalmente hanno una resistenza a temperatura ambiente, diciamo 5Ω. Quando si collega una fonte di alimentazione a 5 V, la corrente di sovracorrente è ora limitata a 1A anche se è presente un cortocircuito diretto sull'altro lato dell'ICL. (5V / 5Ω = 1A) Non appena la corrente scorre attraverso l'ICL inizia a scaldarsi e la sua resistenza poi scende molto vicino a 0Ω (controllare il foglio dati) ed è come se il componente non fosse più nel circuito.

Mi piacciono perché di solito sono facili da rielaborare in progetti esistenti ed è solo un componente.

— ACD
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Questo è certamente un nuovo modo di limitare la corrente, ma l'OP voleva una soluzione che impedisse il cedimento della tensione.

— Sherrellbc,

Oops, pensavo di essere in ordine di novità. Non avevo capito che aveva anni. OP voleva qualcosa che non causasse una caduta di tensione sui binari di alimentazione. Non disse nulla sul rilassamento. Inoltre il "cedimento" si verificherebbe solo per i microsecondi (più di un inizio morbido). Una volta raggiunto lo stato stazionario, la rotaia da 5 V non si spegne più di un paio di millivolt e la rotaia da 3 V 3 non viene influenzata.

— ACD

Ho interpretato ciò che l'OP stava dicendo sulla limitazione della caduta di tensione come qualcosa che era una conseguenza diretta dell'attuale tecnica di limitazione. Cioè, se l'ICL che hai suggerito passasse 1A di corrente, 5V verrebbero lasciati cadere su di essa (cioè la tensione si abbassa momentaneamente mentre la sorgente carica la capacità). Potrei sbagliarmi qui, però. Forse sto lanciando termini che non sono intercambiabili. Ad ogni modo, mi piace la tua soluzione.

— Sherrellbc,