Kérdés:
USB-meghajtású eszköz több leválasztó kondenzátorral
helloworld922
2012-08-20 23:33:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

USB-vel működő eszközöm van, több IC-vel. Az olvasottak alapján az a szokásos gyakorlat, hogy több tartományú kondenzátor kombinációját használjuk az egyes IC-k leválasztására, a legkisebbek pedig a lehető legközelebb, a nagyobb kondenzátorok pedig nem túl messze.

Azonban ' dilemmába ütközöm:

ez a forrás szerint az USB-eszközök megengedett legnagyobb leválasztási kapacitása 10uF. Mivel számos IC-n 0,1uF és 2,2uF / 4,7uF leválasztó kondenzátorok kombinációja van, könnyen túllépem ezt a határt, mert mind párhuzamosak.

Az egyetlen megoldás, amire gondolni tudok, az az, hogy csökkentse / szüntesse meg a nagyobb leválasztó kondenzátort és / vagy próbáljon összeszedni néhány IC nagyobb leválasztó kondenzátort, miközben a kisebb leválasztó kondenzátorokat az egyes IC-k közelében tartja.

Szerintem egyik megoldás sem tűnik ideálisnak. Mi az ajánlott leválasztási elrendezés több IC-hez USB-vel ellátott eszközön?

Az összes használt IC elméleti energiafogyasztása még mindig alacsonyabb az USB 2.0-n keresztül elérhető határértéknél.

A (általában) 100n C-k viszonylag nagy, rövid ideig tartó áram-tüskékre vonatkoznak, amelyeket a chip közelében lévő forrásból kell biztosítani. A> 1uF C értékeknek több tábla-szintű feladatuk van. Ha mondjuk 50 a 100nF C-ből, akkor egyszerűen kihagynám az> 1 uF-et. A szükséges fedélzeti kapacitást már a 100nF C-os kínai horda biztosítja.
Néhányan azonnal kapcsolódnak a kérdésedhez, de érdemes szem előtt tartani, ha nagy kondenzátorokat használsz: Az USB-nek nemcsak beindulási áramkorlátja van, hanem korlátja annak is, hogy egy eszköz mennyi ideig mutathat 5 V-ot a VBUS-on, miután a hoszt leállította . Talán tud valaki pontos referenciát?
@ARF Ez egy kicsit necro-post, de az alábbiakat találtam az USB2 specifikációban: "A VBUS eltávolításakor az eszköznek 10 másodpercen belül el kell távolítania a tápfeszültséget a D + / D- felhúzó ellenállásból."Nem emlékszem arra a követelményre, hogy eltávolítsam az 5 V-ot a VBus-ból, de ez hatással lesz a jelenlegi tervezésemre, ha van ilyen.Lehet, hogy ez a specifikáció, amire gondoltál?
Eléggé elkéstem erről, de @Jason_L_Bens, kaptál választ?
Négy válaszokat:
Martin K
2012-08-21 01:05:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Egy USB-eszköz csatlakoztatásakor nem képes 10uF-nél nagyobb kapacitást felmutatni. Ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy csak 10uF kondenzátorral rendelkezhet, hanem azt, hogy a bekapcsolási áramot arra kell korlátoznia, amely a csatlakozáskor 10uF feltöltéséhez szükséges. Az USB specifikációból:

A kábel alsó végénél elhelyezhető maximális terhelés (CRPB) 10 μF párhuzamosan a 44 Ω-mal. A 10 μF kapacitás bármely olyan bypass kondenzátort képvisel, amely közvetlenül kapcsolódik a VBUS vonalakhoz a funkcióban, valamint a készülékben lévő szabályozón keresztül látható bármely kapacitív hatás. A 44 Ω-os ellenállás az eszköz egy egységnyi terhelését jelenti a csatlakozás során.

Továbbá:

Ha több bypass kapacitásra van szükség az eszközben, akkor az eszköznek tartalmaznia kell a VBUS túlfeszültség-áramkorlátozásának valamilyen formáját, oly módon, hogy megfeleljen a fenti terhelés jellemzőinek.

Amint azt valószínűleg tudja, készülékének megengedett 1 tápegység lehúzása, vagy 100mA, csatlakoztatás nélkül, tárgyalás nélkül.

Ha nagy teljesítményű USB-eszközt terveznék, akkor:

A. Éljen a 10uF követelményekkel, például ha kapcsoló tápegységet használok, vagy ha a VDD-m 3,3 V lesz

vagy

B. Használjon "lágyindítású" áramkört, például egy 47 ohmos ellenállást sorozatban az óriási ömlesztett kondenzátorommal. Használjon komparátort az ömlesztett kondenzátor feszültségének érzékeléséhez. Ha a feszültség 100 mV-n belül van az USB busz feszültségétől, akkor kapcsolja be az összehasonlítót egy P-MOSFET kapcsolóval, amely rövidre zárja a 47 ohmos ellenállást.

USB soft start schematic

Ha 100 mA-t húz, akkor a 47 Ω-os ellenállás feszültsége nem éri el a 100 mV-ot sem, akkor 1 Ω-os ellenállásra lenne szüksége, de akkor már nem lesz lágy indítása. És talán nincs szüksége összehasonlítóra és FET-re, például akkor, amikor az 5 V-ot csak egy LDO-szabályozóhoz használná.
Azt mondtam, hogy "100mV", majd a kapcsolási rajzom több, mint 500mV. A feszültség nem a fontos elem, sokkal fontosabb, hogy a 100mA követelmény alatt maradjon, amikor az ömlesztett kupak töltődik. Elnézést a zavarért.
Jó ötlet, de szerintem fontos a feszültségesés. Ha a FET-et akkor kapcsolja, amikor még 500 mV van, akkor a C2 még mindig okozhatja azt a fajta áramcsúcsot, amelyet az USB-busz eleve nem akar látni. Hozzátennék némi hiszterézist is ehhez az opamphoz (ha ez opamp, akkor nem mondja meg).
Minden jó pont. A saját megoldásod kiindulópontjának gondoltam.
van egy példa az [USB Hardware Design Guidelines forFTDI ICs] (http://www.ftdichip.com/Documents/AppNotes/AN_146_USB_Hardware_Design_Guidelines_for_FTDI_ICs.pdf) 2.4.2. szakasz - Tömeges kapacitás és beáramló áram mikrovezérlő engedélyező tűvel
stevenvh
2012-08-20 23:45:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

A 100 nF a legfontosabb. Ügyeljen arra, hogy ezeket a lehető legközelebb helyezze a csapokhoz, és ahogyan mondja.

A párhuzamosan elhelyezett 2,2 / 4,7 µF érték nagy érték, és nem szükséges a megfelelően leválasztott tápegységnél. Különösen nem minden IC-n. Itt az áramellátás bizonyos távolságra lesz, majd néhány µF-os kondenzátor ajánlott. Használja a legmagasabb értéket, amelyet még megengedhet magának a 100 nF levonása után, és helyezze azt az IC közelébe, amely a legfrissebb áramot vonja le, hacsak nem ez lenne az a másik vég, ahol az USB belép a NYÁK-ba. Akkor kompromisszumot kell kötnie: az USB-csatlakozótól érkező útvonalon, és nem túl messze a legnagyobb jelenlegi fogyasztóktól.

ajs410
2012-08-21 21:59:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bár nem pontosan az, amit keres, az energiagazdálkodási IC-ket használtam ennek megvalósításához. Például a TPS2113APW. Inkább ezt a speciális chipet részesítem előnyben, mert ez lehetővé teszi számomra, hogy olyan kettős meghajtású eszközöket készítsek, amelyek akár fali szemölcsökkel, akár az USB-n kívül működhetnek, automatikusan a fali tápellátást részesítik előnyben, ha elérhető.

Ha nem Nincs szükség kettős tápfeszültségre, használhat valami olyasmit, mint a MIC2545A

Végül, az energiagazdálkodási IC mögött álló (azaz az IC kimenetekhez kapcsolt) kapacitás nem ' t "látta" az USB; a busz csak az IC előtt "látja" a kapacitást (azaz csatlakoztatva van az IC bemenetekhez).

Továbbra is aggódnia kell a bekapcsolási áram miatt - a "plusz a szabályozón keresztül látható minden kapacitív hatás" résznél - de ezeknek az IC-knek is van változó áramkorlátozása. Találja ki azokat a párhuzamos ellenállásokat, amelyekre 100 mA és 500 mA korlátozás szükséges (és opcionálisan n mA korlátozás, ha korlátozni szeretné a fali teljesítményt), majd a FET-ek segítségével röviden zárja le az ellenállásokat, ha szükséges a különböző korlátozások engedélyezéséhez. / p>

Ezekkel a chipekkel több száz uF-et tartalmazó NYÁK-kat csatoltam az USB-hez, és a gyorsáramra max. beállított DMM-mel igazoltam, hogy a csatlakozás közbeni behatolás nem haladta meg a 100 mA-t.

Végül úgy döntöttem, hogy az NCP380LSN05AAT1G chipet választom. Hasonló a MIC2545A készülékhez, de USB alkalmazásokhoz tervezték.
Ha ezt a megközelítést követi, győződjön meg arról, hogy a VBus oldalán van legalább 1 uF. Ezt a követelményt az USB On The Go megjelenésével egészítették ki, és ahhoz szükséges, hogy a Detection Detection Protocol működjön.
A készülék alkatrészeinek (analóg oldal) lágyindításához használom. A fő processzor (a teljes szétkapcsolási kapacitás ~ 5uF, bár ezek többsége csak az UC-től a földig fut) közvetlenül az USB-hez van csatlakoztatva, és a fennmaradó kupakok és IC-k a szabályozó mögött vannak.
davidcary
2012-08-21 03:55:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

A "maximális kapacitás a Vbus-tűn" szabály célja, hogy a Vbus feszültsége ne csökkenjen elég alacsonyra ahhoz, hogy alaphelyzetbe állítsa a többi USB-eszközt, amikor új USB-eszközt csatlakoztatnak.

Láttam néhány olyan USB-eszközt, amelyeknek csak ferritgyöngyre van szükségük ahhoz, hogy a bekapcsolási áram a specifikációkban maradjon. Csak 2 dolgot csatlakoztatnak az USB-csatlakozó Vbus tűjéhez: az 1uF minimális VBUS leválasztási kapacitás közvetlenül az USB-csatlakozó Vbus és GND csapjain, és egy ferrit gyöngy, amely energiát szolgáltat a készülék többi részére. Ez lehetővé teszi számukra, hogy használjon valamivel több mint 10 uF nettó kapacitást a ferrit gyöngy másik oldalán.

Az USB-meghajtású készülékek vázlatainak többségében, amelyeket néztem, feszültségszabályozó van, amely a 4.45 között konvertál V-tól 5,25 V-ig az USB-állomástól a 3,3 V-ig, amelyet az eszköz összes chipje használ. A "lágyindítású" áramkörű feszültségszabályozó használata megtartja a bekapcsolási áramot a specifikációkban; ez lehetővé teszi a tervező számára, hogy bármilyen mennyiségű kapacitást a szabályozó kimenete - 3,3 V és GND között - probléma nélkül az USB oldalon.



ⓘ
Ezt a kérdést és választ automatikusan lefordították angol nyelvről.Az eredeti tartalom elérhető a stackexchange oldalon, amelyet köszönünk az cc by-sa 3.0 licencért, amely alatt terjesztik.
Loading...