具有多个去耦电容器的USB供电设备

我有一个带有多个IC的USB供电设备。根据我所读的内容，标准做法是使用多个范围的电容器组合来对每个单独的IC进行去耦，最小的电容器应尽可能靠近，而较大的电容器则应尽量远离。

但是，我遇到了一个难题：

根据此来源，USB设备允许的最大去耦电容为10uF。由于几个IC都结合有0.1uF和2.2uF / 4.7uF去耦电容器，所以我很容易超过这个极限，因为它们都是并联的。

我能想到的唯一解决方案是减少/消除较大的去耦电容器，和/或尝试将几个IC的较大去耦电容器集中在一起，同时使较小的去耦电容器靠近每个IC。

在我看来，这些解决方案都不是理想的。USB供电设备上的多个IC的建议去耦布局是什么？

所有正在使用的IC的理论功耗仍低于USB 2.0可以提供的极限。

虽然不是您要找的东西，但我已经使用电源管理IC来实现此目的。例如，TPS2113APW。我更喜欢这种特定的芯片，因为它允许我制造双电源设备，既可以使用壁式电源适配器，也可以通过USB断开电源，并且自动选择壁式电源（如果有）。

如果您不需要双电源，则可以使用MIC2545A之类的产品

最终，USB不会“看到”电源管理IC“后面”的任何电容（即连接到IC输出）。总线仅看到IC“前面”的电容（即连接到IC输入）。

您仍然需要担心浪涌电流-规格中的“加上通过调节器可见的任何电容效应”，但是这些IC也具有可变电流限制。找出需要具有100 mA限制和500 mA限制（如果要限制壁功率，还可以选择n mA限制）的并联电阻，然后根据需要使用FET短路电阻以实现各种限制。

通过这些芯片，我将具有数百uF的PCB连接到USB，并将DMM设置为快速最大电流，以验证连接期间的浪涌不超过100 mA。

连接时，USB设备的电容不能超过10uF。这并不一定意味着您只能拥有10uF的电容器，这意味着您需要将浪涌电流限制为在连接时为10uF充电所需的电流。根据USB规范：

可以在电缆的下游端施加的最大负载（CRPB）为10 F，与44Ω并联。10 F电容表示功能中直接跨VBUS线连接的任何旁路电容，以及通过器件中的稳压器可见的任何电容效应。44Ω电阻表示设备在连接期间汲取的电流的一单位负载。

此外：

如果设备中需要更多的旁路电容，则设备必须结合某种形式的VBUS浪涌电流限制，以使其与上述负载的特性相匹配。

如您所知，设备在连接时无需任何协商即可消耗1个功率单位或100mA。

如果我正在设计大功率USB设备，那么我将：

A.满足10uF的要求，例如，如果我使用的是开关电源，或者我的VDD将为3.3V

要么

B.使用一个“软启动”电路，例如一个与我的大容量电容器串联的47欧姆电阻器。使用比较器来检测大容量电容器两端的电压。当电压在USB总线电压的100mV以内时，让比较器打开一个P-MOSFET，使47欧姆电阻短路。

最关键的是100 nF。请确保将它们放置并像您说的那样尽可能靠近图钉。

并联放置的2.2 / 4,7 µF是一个很高的值，在正确去耦的电源中不应该使用。特别是不在每个IC上。这里的电源距离一定，因此强烈建议使用几µF的电容器。减去100 nF后，请使用仍能承受的最高值，并将其放置在靠近IC的地方，该电流会吸收最大电流，除非那是USB进入PCB的另一端。然后，您将不得不妥协：在USB连接器的路径上，并且与当前最大的消费者不太远。

在“穿越VBUS引脚最大电容”规则旨在掉落足够低的重置每当一个新的USB设备已插入其它USB设备保持VBUS电压。

我见过一些只需要铁氧体磁珠将浪涌电流保持在规格范围内的USB设备。它们仅将2件东西连接到USB连接器的Vbus引脚：直接跨USB连接器的Vbus和GND引脚的1uF最小VBUS去耦电容，以及一个为设备其余部分供电的铁氧体磁珠。这样一来，他们可以在该铁氧体磁珠的另一侧使用稍大于10 uF的净电容。

我看过的大多数USB供电设备的原理图都有一个稳压器，可将USB主机的4.45 V至5.25 V电压转换为该设备上所有芯片使用的3.3 V电压。使用带有“软启动”电路的稳压器可将浪涌电流保持在规格范围内；这样一来，设计人员就可以在稳压器的输出端上放置任意量的电容（3.3 V至GND之间），而USB端则没有任何问题。