如何限制浪涌电流?


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我正在设计一个由USB供电的设备。该设备使用FTDI FT2232芯片进行USB连接。根据计算机发出的命令,FT2232芯片应通过MOSFET开关启用电源,以接通其余电路。该附加电路的电容为50uF(FPGA +辅助电容),并由同一USB端口供电。开关打开后,这个额外的50uF电容将吸收大量电流,直到充电为止。

如何限制浪涌电流:1)避免电源轨上的电压降; 2)避免USB PTC断开设备电源?

将铁氧体磁珠与MOSFET开关串联以限制浪涌电流是否足够?还是应该使用特殊的芯片,例如用于限制电流的芯片或用于转换速率控制的芯片?

注意:所有设备均由3.3V供电。因此,如果它不会阻止LDO输出稳定的3.3V,则5V电源轨上的小压降就不成问题。


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USB 5V两端的50 uF应该不是问题。PTC具有时间常数,因此短时电流尖峰将不会使其跳闸。无论如何,我有一个跨USB导轨具有数百uF的项目,但效果不差。
康纳·沃尔夫,

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@假名。PTC速度很慢,并且,由于持续时间短,它们不会跳闸。但是,这样的尖峰会在电压轨上产生足够的压降,我想避免这种情况。USB规范指出浪涌等效负载应不超过10uF(44欧姆)。
ibiza

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我的笔记本电脑出现过电流错误,并且无法在VBUS上与47 uF的设备一起使用。坚持<10 uF的USB规格。
endlith 2011年

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我猜想USB电流感测是特定于实现/主板的。为了安全起见,请将有源USB集线器与设备串联。这样,即使出现问题,也很难在计算机上进行任何操作。
康纳·沃尔夫

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我在Beckhoff工业PLC的USB端子上也遇到过类似的问题,这确实很挑剔,当我插入未连接任何电源的无电源USB集线器时,它实际上会在屏幕上闪烁警告(集线器本身电容太大)。FakeName是正确的,这是特定于实现/主板的。
凯文·维米尔

Answers:


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在MOSFET栅极中使用RC电路来减慢导通速度。

FTDI应用笔记之一包含了USB Vbus上的软启动电路示例:

在此处输入图片说明


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同意 RC电路将限制流向电容器的电流。必须注意确保满足与导轨连接的设备的最短上升时间,否则可能会出现难以诊断的奇怪的启动逻辑故障。另外,可能需要在电阻两端连接一个快速关断二极管(以快速关断MOSFET)。
亚当·劳伦斯

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这似乎是最好的解决方案。的确,FTDI指南ftdichip.com/Documents/AppNotes/…中显示了基于MOSFET的软启动电路。谢谢。
ibiza

当我对该电路进行仿真时,它并没有太大作用。我仍然得到18 A的电流尖峰。IRLML6402的典型阈值为-0.55 V,因此可以很快打开。我想念什么吗?
endlith 2016年

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似乎有一个更好的版本,带有额外的输入上限,请在此处进行解释semianalog.com/articles/fet-inrush/fet-inrush.pdf(但我自己尚未尝试过)
patstew

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USB规范第11章,互操作性和电力输送,地方上的功耗相当严格的限制。所引用的电容只有10µF,以避免过多的电压降。有专门的IC(例如LM3525)可以进行电流限制和功率切换,这可能会有所帮助,但要确保其背后的电路正确处理了缓慢的电压上升。欠压检测器可能就足够了,但是一些设备需要按特定顺序提供许多电压。


用于USB电流限制的类似专用IC:AP2337BD82034FVJ-GE2
大卫2014年

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其他答案很好,但是如果您更喜欢单组件解决方案,则可以使用浪涌电流限制器。

为了防止在热插拔电源时保险丝烧断,我曾经使用过它们。它们的操作非常简单。基本上,它们在室温下具有5Ω的电阻。当您插入5V电源时,即使ICL的另一侧直接短路,电涌电流现在也被限制为1A。(5V /5Ω= 1A)一旦电流流过ICL,它就会开始预热,其电阻会降到非常接近0Ω(请检查数据表),就像该元件不再在电路中一样。

我喜欢这些是因为它们通常很容易重新设计成现有设计,并且它只是一个组成部分。


当然,这是一种限制电流的新颖方法,但是OP希望采用一种能够防止电压下降的解决方案。
sherrellbc

糟糕,我以为是最新的。没意识到这已经岁了。OP需要一种不会导致电源轨电压下降的东西。他没有说下垂。加上“下垂”只会发生几微秒(更多的是软启动)。一旦达到稳定状态,5V电压轨将不会关闭超过几毫伏,并且3V3电压轨不会受到影响。
ACD 2014年

我将OP关于限制电压降的说法解释为电流限制技术的直接结果。也就是说,如果你建议的ICL是通过1A的电流,5V将两端下降(即电压骤降暂时作为源费的电容)。我在这里可能是完全错误的。也许我在抛出一些不可互换的术语。无论哪种方式,我都喜欢您的解决方案。
sherrellbc 2014年
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