Actualmente estoy diseñando varios productos de microcontroladores integrados para ser alimentados desde una toma de corriente. Planeo usar fuentes de alimentación de pared para dar una entrada de aproximadamente 5-9 V CC, pero quiero que la entrada de mi dispositivo funcione a hasta 30 V solo por razones de compatibilidad y facilidad de uso. La salida de este circuito de suministro de energía debe ser de 3.3V a aproximadamente 500 mA como máximo. También quiero protección de voltaje inverso en caso de que un usuario conecte un jack de barril con terminales de centro negativo. Debajo está mi diseño. Utilicé un fusible PTC para evitar problemas de cortocircuito / sobrecorriente, y un MOSFET de canal P para evitar que la polaridad inversa llegue al regulador de conmutación. El diodo Zener permite altos voltajes de entrada para no freír el MOSFET.
Mis preguntas principales son: ¿Funcionará este regulador de conmutación con el MOSFET del canal P que protege el pin Vin? ¿Alguna de mis opciones de parte es obviamente mala? ¿Hay algún error obvio que impida que esto funcione?
Nota: Algunas de estas partes se encuentran en LCSC solo por su bajo precio e integración con el servicio de PCB que uso, en caso de que no pueda encontrar el MFG. Número de pieza en cualquier lugar.
EDITAR: He modificado mi diseño para evitar la corriente de entrada por encima de aproximadamente 15-25A.
Respuestas:
La protección de polaridad funciona correctamente como se explica en Mosfet en protección de polaridad inversa .
El resto son las aplicaciones típicas proporcionadas por Microchip en la ficha técnica MCP16301 / H.
Entonces, no veo ningún problema allí.
No sé si ha considerado la corriente de entrada al aplicar 30V mientras que C2 inicialmente forma un corto: no debe exceder la corriente máxima de diodo de cuerpo pulsado que el diodo del cuerpo puede manejar ni la corriente de drenaje de pulso máxima que resulta ser -27 A .
El PTC tiene una resistencia mínima de 0.400 Ω más la ESR de C2 más la resistencia de contacto de J2 más la "resistencia" del diodo del cuerpo de Q2 o el canal de encendido lento probablemente limite la corriente de entrada, pero es mejor simular y / o medir eso.
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El diodo del cuerpo siempre conduce, por lo que el encendido lento de Q2 debido a R3 o un capacitor adicional a través de la fuente de compuerta de Q2 (= a través de D2) no limitará la corriente de entrada.
Será mejor que uses una resistencia de 1 ohm. Junto con la resistencia mínima conocida del PTC, la corriente está limitada a 30V / 1.4 Ω = 21.4 A.
Con 30 V de entrada, 3.3 V y 600 mA de salida, 80% de eficiencia, Iin = 83 mA, por lo que las pérdidas en 1 ohm = 6.8 mW.
A 12 V, 3.3 V y 600 mA, 80% de eficiencia, Iin = 206 mA, por lo que las pérdidas en 1 ohm = 43 mW.
Nota: Un NTC funcionará, pero no olvide que ya no ayuda mucho cuando hace calor. Por lo tanto, se aplica el recuento hasta 10 antes de encender un dispositivo después de apagarlo .
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Agregar otro PMOS de forma consecutiva también sería una solución.
Sin embargo, atar los desagües juntos conduciría a la siguiente condición inicial :
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Los voltajes a través de C3 y C2 son inicialmente 0V. Dibujé este corto (solo) para que C3 muestre lo que sucede en el circuito anterior. Por lo tanto, los voltajes de puerta para ambos PMOS son 0V inicialmente también. Entonces, ambos PMOS se encenderán desde el principio y aún producirán una gran corriente de entrada.
Tenga en cuenta que conectar C2 entre los dos PMOS no ayudará: el diodo del cuerpo de M2 tendrá el mismo efecto que D2.
Mejor es unir las fuentes :
simular este circuito
Nuevamente, los voltajes en C3 y en C2 son inicialmente 0V.
Cualquier voltaje superior a 0V en la fuente de M2 hará que su diodo de cuerpo sea polarizado inversamente, por lo que un C3 inicialmente en corto no tendrá ningún efecto en C2 y D1 y R1.
Debido a que el diodo del cuerpo de M1 está polarizado hacia adelante y C2 es inicialmente 0V, el voltaje de la puerta será inicialmente igual al voltaje de la fuente de alimentación, manteniendo ambos PMOS cerrados.
C2 se está cargando lentamente a través del diodo del cuerpo de M1 y R1 y activará ambos PMOS lentamente de esa manera, limitando la corriente de entrada.
El tiempo de encendido está determinado por R1 y C1 y el voltaje umbral de los mosfets.
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