Исправна ли эта схема включения питания? Переключение между VIN и USB

Ваш основной вопрос звучит так: «У меня есть два потенциальных источника питания, 8–30 В или 5 В от USB, и мне нужно 3,3 В на выходе — как лучше всего это сделать?»

Я бы подумал о проблеме так:

1. Какая хорошая деталь/модуль может принимать 4В-30В и стабильно выдавать 3В3?
2. Как я могу убедиться, что я не уничтожу вышестоящий USB-хост, если я подключу оба источника одновременно?

Простой способ сделать это, но не обязательно самый дешевый, состоит в том, чтобы соединить диоды или источники питания вместе, чтобы они не могли входить друг в друга. Использование реального диода, конечно, не будет очень энергоэффективным из-за вызванного им падения напряжения, но мы можем использовать устройства, известные как ИС «идеального диода», что является просто маркетинговым термином для интегрированного решения на основе MOSFET. .

Примером ИС, которая может вам подойти, является LTC4412HV — взгляните на раздел примеров приложений. Это решит проблему №2.

У них нет именно того, что вам нужно в этой конкретной таблице данных с точки зрения примерной схемы, но приведенное выше дает пищу для размышлений.

Проблема № 1 может затем превратиться в общую проблему «найти понижающий регулятор (или LDO), который может принимать 4–30 В и выводить 3 В 3». Я бы использовал здесь импульсный стабилизатор, так как от 30 В до 3 В 3 - это довольно много. Я не знаю, каково ваше текущее потребление на 3V3, но если оно относительно низкое, серия OKI-78SR от Murata — это простая сменная замена, совместимая с размером 78xx, которая переключает источники питания.

С точки зрения удовлетворения требований к пусковому току USB, я бы поставил максимум 10 мкФ. непосредственно на линию USB, а затем оставшуюся часть вашей емкости поставьте на шину 3V3 (там, где это необходимо), а конденсаторы VIN для вашего регулятора будут за идеально-диодным / PFET-контроллером, который может иметь свое время включения контролируется, чтобы не вызвать событие перегрузки по току на USB-хосте.

Поэтому после долгих поисков я думаю, что нашел лучшее решение.

Теперь я сильно упростил схему, так как нет необходимости в 5В. Теперь я сделал основной выход регулятора 3v3, а не 5v. VIN поступает на регулятор через диод. USBVIN (с конденсатором, не показанным на этой схеме) подключается к PFET, который выходит на регулятор после диода. Я добавил резистор 100 кОм к VIN, чтобы помочь открыть затвор полевого транзистора, когда VIN не подключен.

Я почти уверен, что теперь это должно работать.

Самое простое решение - просто диод-ИЛИ оба источника питания следующим образом:

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Недостатком является то, что вы потеряете 0,7 В на обычном кремниевом диоде и около 0,15-0,2 В на Шоттки, что может быть или не быть приемлемым для вас. Кроме того, в этой схеме нет «первичного» или «вторичного» арбитража между источниками питания. Тот источник, который выше, будет источником самого тока. Вторая схема ниже может быть немного лучше.

^{смоделируйте эту схему}

FET должен быть своего рода полевым транзистором с низким RDOn. В любом случае вам все равно понадобится какая-то схема стабилизации питания, например, повышающе-понижающая, чтобы вы могли принимать напряжения выше и ниже требуемого выходного напряжения. Эти схемы обеспечивают арбитраж источника питания. Во второй схеме V2 является вашим источником питания; то есть V1 является основным источником питания, от которого вы запускаете свою схему, если не подключен V2, тогда он будет работать от V2.