Comment limiter le courant d'appel?

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Je conçois un appareil alimenté par USB. L'appareil utilise la puce FTDI FT2232 pour la connexion USB. Sur commande d'un ordinateur, la puce FT2232 devrait permettre l'alimentation via un commutateur MOSFET au reste du circuit. Ce circuit supplémentaire a une capacité de 50uF (FPGA + Aux stuff) et est alimenté par le même port USB. Une fois le commutateur activé, cette capacité supplémentaire de 50 uF absorbera un énorme courant jusqu'à ce qu'elle soit chargée.

Comment limiter ce courant d'appel 1) pour éviter une chute de tension sur les rails d'alimentation et 2) pour éviter que l'USB PTC ne déconnecte l'alimentation de l'appareil?

Est-il suffisant de mettre une perle de ferrite en série avec un interrupteur MOSFET pour limiter le courant d'appel? Ou devrais-je utiliser des puces spéciales, comme des puces pour limiter le courant ou des puces pour le contrôle de la vitesse de balayage?

Remarque: tous les appareils sont alimentés à partir de 3,3 V. Ainsi, une petite baisse sur le rail 5V ne devrait pas être un problème si elle n'empêche pas un LDO de produire une 3,3V stable.

power-supply usb usb-device transient-suppression ibiza
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50 uF sur l'USB 5V ne devraient pas être un problème. Les PTC ont une constante de temps, donc un pic de courant de courte durée ne le déclenchera pas. Quoi qu'il en soit, j'ai un projet avec plusieurs centaines d'uF sur les rails USB, sans aucun effet néfaste.
Connor Wolf
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@Faux nom. Les CTP sont lents et, d'accord, ils ne déclenchent pas en raison d'un pic de courte durée. Cependant, un tel pic peut créer une chute suffisante sur le rail de tension, ce que je voudrais éviter. La spécification USB indique que la charge équivalente à l'appel ne doit pas dépasser 10 uF en parallèle avec 44 ohms.
ibiza
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Mon ordinateur portable a flashé des erreurs de surintensité et n'a pas fonctionné avec des appareils avec 47 uF sur VBUS. Restez fidèle à la spécification USB <10 uF.
endolith
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Je suppose que la détection du courant USB est assez spécifique à la mise en œuvre / à la carte mère. Si vous voulez être en sécurité, mettez un concentrateur USB alimenté en série avec votre appareil. De cette façon, il est beaucoup plus difficile de faire exploser quoi que ce soit sur votre ordinateur, même si quelque chose ne va pas.
Connor Wolf
1
J'ai eu des problèmes similaires avec les terminaux USB d'un automate industriel Beckhoff, qui était vraiment délicat et clignotait en fait un avertissement à l'écran lorsque je branchais un concentrateur USB non alimenté sans rien connecté (le concentrateur lui-même avait trop de capacité). FakeName a raison, c'est très spécifique à l'implémentation / à la carte mère.
Kevin Vermeer

Réponses:

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Utilisez un circuit RC dans la porte MOSFET pour ralentir la mise sous tension.

L'une des notes de l'application FTDI présente cet exemple de circuit de démarrage progressif sur USB Vbus:

entrez la description de l'image ici

mikeselectricstuff
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D'accord. Un circuit RC limitera le courant allant au condensateur. Des précautions doivent être prises pour s'assurer que les temps de montée minimum sur les appareils connectés au rail sont respectés, sinon il peut y avoir des problèmes de logique de démarrage étranges qui sont difficiles à diagnostiquer. En outre, une diode de coupure rapide à travers la résistance peut être nécessaire (pour couper rapidement le MOSFET).
Adam Lawrence
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Cela semble la meilleure solution. En effet, le circuit de démarrage progressif basé sur MOSFET est indiqué dans les directives FTDI ftdichip.com/Documents/AppNotes/… . Je vous remercie.
ibiza
Lorsque je simule ce circuit, cela ne fait pas grand-chose; Je reçois toujours un pic de courant de 18 A. Le seuil typique IRLML6402 est de -0,55 V, il s'allume donc assez rapidement. Suis-je en train de manquer quelque chose?
endolith
1
Il semble y avoir une meilleure version avec un plafond supplémentaire à l'entrée expliquée ici semianalog.com/articles/fet-inrush/fet-inrush.pdf (mais je ne l'ai pas essayé moi-même)
patstew
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Le chapitre 11 de la spécification USB , Interopérabilité et alimentation, impose des limites assez strictes à la consommation d'énergie. La capacité citée n'y est que de 10µF, pour éviter trop de chute de tension. Il existe des circuits intégrés spécialisés (comme LM3525 ) pour effectuer à la fois la limitation de courant et la commutation de puissance, ce qui pourrait aider, mais assurez-vous que les circuits derrière lui gèrent correctement la lente augmentation de tension. Un détecteur de brunissement peut suffire, mais quelques appareils nécessitent de nombreuses tensions dans des commandes spécifiques.

Yann Vernier
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CI spécialisés similaires pour limitation de courant USB: AP2337 , BD82034FVJ-GE2 , etc.
davidcary
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Les autres réponses sont bonnes mais si vous préférez une solution à un composant, il existe des limiteurs de courant d'appel.

Je les ai déjà utilisés pour empêcher les fusibles de sauter lors du branchement à chaud de l'alimentation. Leur fonctionnement est vraiment simple. Fondamentalement, ils ont une résistance à température ambiante, disons 5Ω. Lorsque vous branchez une source d'alimentation 5V, le courant de surtension est désormais limité à 1A même s'il y a un court-circuit direct de l'autre côté de l'ICL. (5V / 5Ω = 1A) Dès que le courant traverse l'ICL, il commence à se réchauffer et sa résistance chute alors très près de 0Ω (consultez la fiche technique) et c'est comme si le composant n'était plus dans le circuit.

J'aime ces derniers car ils sont généralement faciles à retravailler dans des conceptions existantes et ce n'est qu'un composant.

ACD
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C'est certainement une nouvelle façon de limiter le courant, mais l'OP voulait une solution qui empêchait un affaissement de la tension.
sherrellbc
Oups, je pensais que je triais par date. Je ne savais pas que c'était vieux de plusieurs années. OP voulait quelque chose qui n'entraînerait pas de chute de tension sur les rails d'alimentation. Il n'a rien dit sur l'affaissement. De plus, le "fléchissement" ne se produirait que pendant les microsecondes (plutôt un démarrage en douceur). Une fois que l'état d'équilibre est atteint, le rail 5V ne serait pas coupé de plus de quelques millivolts, et le rail 3V3 ne serait pas affecté.
ACD
J'ai interprété ce que l'OP disait à propos de la limitation de la chute de tension comme une conséquence directe de la technique de limitation de courant. Autrement dit, si l'ICL que vous suggérez passait 1A de courant, 5V tomberait à travers (c'est-à-dire que la tension s'affaisserait momentanément lorsque la source charge la capacité). Je peux me tromper complètement ici. Peut-être que je jette des termes qui ne sont pas interchangeables. De toute façon, j'aime votre solution.
sherrellbc