Bagaimana cara membatasi arus masuk?

Saya sedang merancang perangkat yang ditenagai dari USB. Perangkat ini menggunakan chip FTDI FT2232 untuk koneksi USB. Atas perintah dari komputer, chip FT2232 harus mengaktifkan daya melalui sakelar MOSFET ke seluruh rangkaian. Sirkuit tambahan ini memiliki kapasitansi 50uF (FPGA + aux stuff) dan ditenagai dari port USB yang sama. Setelah sakelar dihidupkan, kapasitansi 50uF tambahan ini akan menenggelamkan arus yang sangat besar hingga terisi penuh.

Bagaimana membatasi arus lonjakan ini 1) untuk menghindari penurunan tegangan pada rel daya dan 2) untuk menghindari USB PTC dari pemutusan daya ke perangkat?

Apakah cukup untuk menempatkan manik ferit secara seri dengan saklar MOSFET untuk membatasi arus masuk? Atau haruskah saya menggunakan chip khusus, seperti chip untuk membatasi arus atau chip untuk kontrol laju perubahan tegangan?

Catatan: semua perangkat diberi daya dari 3.3V. Jadi penurunan kecil di 5V rel seharusnya tidak menjadi masalah jika tidak mencegah LDO output yang stabil 3.3V.

— ibiza
sumber

50 UF di USB 5V seharusnya tidak menjadi masalah. PTC memiliki waktu konstan, sehingga durasi pendek lonjakan saat ini tidak akan perjalanan itu. Anyways, saya memiliki beberapa proyek dengan beberapa ratus UF di rel USB, tidak ada efek sakit.

— Connor Serigala

@Nama palsu. PTC lambat dan, setuju, mereka tidak tersandung karena durasi lonjakan singkat. Namun, lonjakan tersebut dapat membuat drop yang cukup pada rel tegangan, yang saya ingin menghindari. USB spesifikasi mengatakan lonjakan setara beban tidak boleh melebihi 10uF disejajarkan dengan 44 Ohm.

— ibiza

Laptop saya telah berkelebat kesalahan arus lebih dan tidak bekerja dengan perangkat dengan 47 UF di VBUS. Tetap dengan USB spec <10 UF.

— endolit

Saya kira saat ini USB penginderaan cukup implementasi / spesifik motherboard. Jika Anda ingin aman, menempatkan USB hub bertenaga seri dengan perangkat Anda. Dengan cara itu jauh lebih sulit untuk pukulan apapun pada komputer Anda, bahkan jika ada sesuatu yang salah.

— Connor Serigala

Aku punya masalah yang sama dengan terminal USB pada Beckhoff industri PLC, yang benar-benar rewel dan akan benar-benar berkedip peringatan pada layar ketika saya terpasang di hub USB unpowered dengan apa-apa yang terhubung (hub itu sendiri memiliki terlalu banyak kapasitansi). FakeName benar, ini sangat implementasi / motherboard khusus.

— Kevin Vermeer

Jawaban:

Menggunakan rangkaian RC di gerbang MOSFET untuk memperlambat turn-on.

Salah satu catatan aplikasi FTDI memiliki contoh ini dari sirkuit soft-start pada USB Vbus:

masukkan deskripsi gambar di sini

— mikeselectricstuff
sumber

Sepakat. Sebuah sirkuit RC akan membatasi arus akan kapasitor. Perawatan harus diambil untuk memastikan bahwa kali kenaikan minimum pada perangkat yang terhubung ke rel terpenuhi, yang lain mungkin ada yang aneh start-up gangguan logika yang sulit untuk mendiagnosa. Juga, turn-off dioda cepat pada resistor mungkin diperlukan (untuk cepat mematikan MOSFET).

— Adam Lawrence

Hal ini tampaknya solusi terbaik. Memang MOSFET berbasis sirkuit soft-start ditampilkan dalam pedoman FTDI ftdichip.com/Documents/AppNotes/... . Terima kasih.

— ibiza

Ketika saya mensimulasikan sirkuit ini tidak berbuat banyak; Aku masih mendapatkan 18 A lonjakan arus. The IRLML6402 ambang batas yang khas adalah -0,55 V, sehingga menyala cukup cepat. Apakah saya melewatkan sesuatu?

— endolit

Tampaknya ada versi yang lebih baik dengan topi ekstra untuk input dijelaskan di sini semianalog.com/articles/fet-inrush/fet-inrush.pdf (tapi saya belum mencoba sendiri)

— patstew

The spesifikasi USB pasal 11, Interoperabilitas dan Power Pengiriman, tempat batas lebih ketat pada menarik listrik. Kapasitansi yang dikutip hanya ada 10μF, untuk menghindari penurunan tegangan terlalu banyak. IC ada mengkhususkan diri (seperti LM3525 ) untuk melakukan keduanya saat ini membatasi dan daya switching, yang kekuatan bantuan, tapi pastikan sirkuit di belakangnya menangani kenaikan tegangan lambat dengan benar. Detektor brown-out mungkin cukup, tetapi beberapa perangkat memerlukan banyak voltase dalam pesanan tertentu.

— Yann Vernier
sumber

IC khusus yang sama untuk USB pembatas arus: AP2337 , BD82034FVJ-GE2 , dll

— davidcary

Jawaban lainnya baik tetapi jika Anda lebih suka solusi satu komponen ada Inrush Current Limiters.

Saya telah menggunakan mereka sebelumnya untuk mencegah sekering tidak bertiup ketika mencolokkan catu daya. operasi mereka benar-benar sederhana. Pada dasarnya mereka memiliki ketahanan pada suhu kamar, mengatakan 5Ω. Ketika Anda pasang di sumber daya 5V arus lonjakan sekarang terbatas pada 1A bahkan jika ada pendek langsung di sisi lain dari ICL. (5V / 5Ω = 1A) Begitu arus mengalir melalui ICL, ia mulai memanas dan resistansinya turun sangat dekat dengan 0Ω (periksa lembar data) dan sepertinya komponennya tidak lagi ada dalam rangkaian.

Saya suka ini karena biasanya mudah dikerjakan ulang menjadi desain yang sudah ada dan hanya satu komponen.

— ACD
sumber

Hal ini tentunya cara baru untuk batas saat ini, tapi OP ingin solusi yang mencegah tegangan kendur.

— sherrellbc

Ups, saya pikir saya menyortir oleh terbaru. Tidak menyadari ini berusia tahun. OP menginginkan sesuatu yang tidak akan menyebabkan penurunan tegangan pada power rails. Dia mengatakan apa-apa tentang kendur. Ditambah "melorot" hanya akan terjadi untuk mikrodetik (lebih dari awal yang lembut). Setelah kondisi mantap tercapai, rel 5V tidak akan mati lebih dari beberapa milivolt, dan rel 3V3 tidak akan terpengaruh.

— ACD

Saya menafsirkan apa yang OP mengatakan tentang membatasi drop tegangan sebagai sesuatu yang merupakan konsekuensi langsung dari teknik membatasi arus. Yaitu, jika ICL yang Anda sarankan melewati 1A dari arus, 5V akan jatuh melintasinya (yaitu tegangan melorot sejenak saat sumber mengisi kapasitansi). Aku bisa benar-benar salah di sini meskipun. Mungkin saya melemparkan istilah-istilah yang tidak dapat dipertukarkan. Either way, aku suka solusi Anda.

— sherrellbc