Merancang catu daya yang efektif untuk produk tertanam

Saat ini saya sedang merancang beberapa produk mikrokontroler tertanam untuk diaktifkan dari stopkontak. Saya berencana untuk menggunakan catu daya kutil-dinding untuk memberikan input sekitar 5-9V DC tetapi saya ingin input perangkat saya bekerja hingga 30V hanya demi kompatibilitas dan kemudahan penggunaan. Output dari rangkaian catu daya ini harus 3,3V pada sekitar 500 mA maksimum. Saya juga ingin perlindungan tegangan balik jika pengguna memasang jack barel dengan terminal pusat-negatif. Di bawah ini adalah desain saya. Saya menggunakan sekering PTC untuk mencegah masalah hubungan pendek / arus berlebih, dan MOSFET saluran-P untuk mencegah polaritas terbalik mencapai regulator pengalih. Dioda Zener memungkinkan voltase input tinggi untuk tidak menggoreng MOSFET.

Pertanyaan utama saya adalah: Apakah regulator switching ini bekerja dengan MOSFET saluran-P melindungi pin Vin? Apakah ada pilihan bagian saya yang jelas-jelas buruk? Apakah ada kesalahan nyata yang akan mencegah ini bekerja?

Catatan: Beberapa bagian ini ditemukan di LCSC hanya karena harganya yang rendah & integrasi dengan layanan PCB yang saya gunakan, jika Anda tidak dapat menemukan mfg. nomor bagian di mana saja.

EDIT: Saya telah memodifikasi desain saya untuk mencegah lonjakan arus di atas sekitar 15-25A.

Perlindungan polaritas bekerja dengan benar seperti yang dijelaskan dalam MOSFET dalam perlindungan polaritas terbalik .
Sisanya adalah Aplikasi Khas yang diberikan oleh Microchip di lembar data MCP16301 / H.
Jadi, saya tidak melihat ada masalah di sana.

Saya tidak tahu apakah Anda telah mempertimbangkan lonjakan arus saat menerapkan 30V sementara C2 awalnya membentuk pendek: itu tidak boleh melebihi max Tubuh Berdenyut-Diode Saat ini dioda tubuh dapat menangani atau max Arus Pembuangan Pulsed yang kebetulan -27 A .

PTC memiliki resistansi minimum 0,400 Ω ditambah ESR dari C2 ditambah resistansi kontak J2 ditambah "resistansi" dioda tubuh Q2 atau saluran yang dihidupkan lambat mungkin membatasi arus lonjakan arus, tetapi Anda sebaiknya mensimulasikan dan / atau mengukur Itu.

EDIT 1
Dioda tubuh selalu melakukan, sehingga menyalakan lambat Q2 karena R3 atau kapasitor tambahan di gerbang-sumber Q2 (= melintasi D2) tidak akan membatasi arus masuk cepat.

Anda sebaiknya menggunakan resistor 1 ohm. Bersama dengan resistansi minimum yang diketahui dari PTC, arus dibatasi hingga 30V / 1,4 Ω = 21,4 A.

Pada 30V in, 3.3V & 600 mA out, efisiensi 80%, Iin = 83 mA, jadi kerugian dalam 1 ohm = 6.8 mW.
Pada 12V in, 3.3V & 600 mA out, efisiensi 80%, Iin = 206 mA, jadi kerugian dalam 1 ohm = 43 mW.

Catatan: NTC akan berfungsi, tetapi jangan lupa itu tidak banyak membantu saat panas. Jadi, hitung sampai 10 sebelum menghidupkan perangkat setelah mematikannya berlaku.

EDIT 2
Menambahkan PMOS lain back-to-back akan menjadi solusi juga.
Namun, mengikat saluran bersama akan menyebabkan kondisi awal berikut :

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Tegangan di C3 dan di C2 awalnya 0V. Saya menggambar singkat ini (hanya) untuk C3 untuk menunjukkan apa yang terjadi di sirkuit di atas. Tegangan gerbang untuk kedua PMOS karena itu awalnya 0V juga. Jadi, kedua PMOS akan dihidupkan dari awal dan masih menghasilkan arus lonjakan besar.
Perhatikan bahwa menghubungkan C2 di antara dua PMOS tidak akan membantu: dioda tubuh M2 akan memiliki efek yang sama dengan D2.

Lebih baik mengikat sumber bersama:

^{mensimulasikan rangkaian ini}

Sekali lagi, tegangan di C3 dan di C2 awalnya 0V.
Tegangan yang lebih tinggi dari 0V pada sumber M2 akan membuat dioda tubuhnya terbalik bias, sehingga C3 yang semula singkat tidak akan berpengaruh pada C2 & D1 & R1.
Karena bodi dioda M1 adalah bias maju dan C2 awalnya 0V, tegangan gerbang awalnya akan sama dengan tegangan catu daya, menjaga kedua PMOS tetap tertutup.
C2 perlahan mengisi melalui dioda tubuh M1 dan R1 dan akan menyalakan kedua PMOS secara perlahan, membatasi arus masuk.
Waktu nyala ditentukan oleh R1 & C1 dan tegangan ambang MOSFET.