다중 디커플링 커패시터가있는 USB 전원 장치

여러 개의 IC가있는 USB 전원 장치가 있습니다. 내가 읽은 바에 따르면 각각의 개별 IC를 분리하기 위해 여러 범위의 커패시터를 조합하여 사용하는 것이 일반적입니다. 가장 작은 크기는 가능한 한 가깝고 큰 커패시터는 그리 멀지 않습니다.

그러나 나는 딜레마에 빠지고있다 :

이 소스 에 따르면 USB 장치에 허용되는 최대 디커플링 커패시턴스는 10uF입니다. 0.1uF 및 2.2uF / 4.7uF 디커플링 커패시터의 조합을 갖는 여러 IC를 사용하면 병렬로되어 있기 때문에이 한계를 쉽게 초과 할 수 있습니다.

내가 생각할 수있는 유일한 해결책은 더 큰 디커플링 커패시터를 줄이거 나 제거하거나 작은 IC의 디커플링 커패시터를 각 IC에 가깝게 유지하면서 몇 개의 IC의 더 큰 디커플링 커패시터를 함께 묶는 것이다.

내 마음에 이러한 솔루션 중 어느 것도 이상적으로 보이지 않습니다. USB 전원 장치에서 여러 IC에 권장되는 디커플링 레이아웃은 무엇입니까?

사용중인 모든 IC의 이론적 전력 소비는 여전히 USB 2.0을 통해 공급할 수있는 한계보다 낮습니다.

정확히 당신이 찾고있는 것은 아니지만, 나는 이것을 달성하기 위해 전원 관리 IC를 사용했습니다. 예를 들어, TPS2113APW 입니다. 이 특정 칩을 사용하면 벽이 울리거나 USB가 아닌 상태에서 작동 할 수있는 이중 전원 장치를 만들 수 있기 때문에 벽 전원이 있으면 자동으로 전원을 선호합니다.

이중 전원이 필요하지 않은 경우 MIC2545A 와 같은 것을 사용할 수 있습니다

궁극적으로, 전원 관리 IC의 "뒤에있는"(즉, IC 출력에 연결된) 커패시턴스는 USB에 의해 "보이지"않는다. 버스는 커패시턴스가 IC의 "전면"커패시턴스 만 본다 (즉, IC 입력에 연결됨).

여전히 스펙의 "레귤레이터를 통해 볼 수있는 용량 성 효과"부분 인 돌입 전류에 대해 걱정해야하지만 IC에도 가변 전류 제한 기능이 있습니다. 100mA 제한 및 500mA 제한 (및 벽면 전력을 제한하려는 경우 선택적으로 n mA 제한)이 필요한 병렬 저항을 파악한 다음 FET를 사용하여 다양한 제한을 활성화하는 데 필요한 저항을 단락시킵니다.

이 칩을 통해 USB에 수백 uF의 PCB를 부착했으며 DMM은 빠른 전류 최대로 설정되어 부착 중 돌입이 100mA를 초과하지 않는 것으로 확인되었습니다.

USB 장치는 연결시 10uF 이상의 정전 용량을 제공 할 수 없습니다. 이것은 반드시 10uF의 커패시터 만 가질 수있는 것은 아니며, 연결시 돌입 전류를 10uF 충전에 필요한 전류로 제한해야 함을 의미합니다. USB 사양에서 :

케이블의 다운 스트림 끝에 배치 할 수있는 최대 부하 (CRPB)는 44Ω과 병렬로 10μF입니다. 10μF 커패시턴스는 기능에서 VBUS 라인을 통해 직접 연결된 모든 바이 패스 커패시터와 디바이스의 레귤레이터를 통해 볼 수있는 용량 성 효과를 나타냅니다. 44Ω 저항은 연결 중에 장치에서 끌어온 전류의 한 단위 부하를 나타냅니다.

더욱이:

디바이스에 더 많은 바이 패스 커패시턴스가 필요한 경우 디바이스는 위의 부하 특성과 일치하도록 VBUS 서지 전류 제한 형식을 통합해야합니다.

아시다시피, 장치는 협상없이 연결시 1 개의 전원 장치 또는 100mA를 끌어 올 수 있습니다.

고전력 USB 장치를 설계하는 경우 :

A. 스위칭 전원 공급 장치를 사용하거나 VDD가 3.3V가 될 경우와 같은 10uF 요구 사항을 충족시킵니다.

또는

B. 나의 거대한 벌크 커패시터와 직렬로 연결된 47ohm 저항과 같은 "소프트 스타트"회로를 사용하십시오. 비교기를 사용하여 벌크 커패시터의 전압을 감지하십시오. 전압이 USB 버스 전압의 100mV 내에 있으면 비교기가 47 옴 저항을 단락시키는 P-MOSFET을 켜도록합니다.

100 nF가 가장 중요합니다. 핀을 최대한 가깝게 배치하십시오.

병렬로 배치하는 2.2 / 4,7 µF는 높은 값이므로 올바르게 분리 된 전원 공급 장치에 필요하지 않습니다. 특히 각 IC에는 없습니다. 여기서 전원 공급 장치는 어느 정도 떨어져있을 것이므로 몇 μF의 커패시터가 권장됩니다. 100nF를 뺀 후에도 여전히 감당할 수있는 가장 높은 값을 사용하고, USB에 가까운 다른 쪽 끝이 아닌 한, 가장 가까운 전류를 소비하는 IC 근처에 배치하십시오. 그런 다음 USB 커넥터 경로에서 가장 큰 현재 소비자와 멀지 않은 곳에 타협해야합니다.

"는 Vbus를 핀에 걸쳐 최대 용량" 룰은 새로운 USB 장치에 연결될 때마다 다른 USB 장치를 리셋 낮은만큼 낙하는 VBUS 전압을 유지하기위한 것이다.

사양 내에서 돌입 전류를 유지하기 위해 페라이트 비드 만 필요한 USB 장치 몇 개를 보았습니다. USB 커넥터의 Vbus 핀에는 USB 커넥터의 Vbus 및 GND 핀을 직접 가로 지르는 1uF 최소 VBUS 디커플링 커패시턴스와 나머지 장치에 전원을 공급하는 페라이트 비드가 2 개만 연결됩니다. 따라서 페라이트 비드의 다른 쪽에서 10 uF 이상의 순 정전 용량을 사용할 수 있습니다.

내가 본 USB 전원 장치에 대한 대부분의 회로도에는 USB 호스트에서 4.45V ~ 5.25V를 장치의 모든 칩에서 사용하는 3.3V로 변환하는 전압 조정기가 있습니다. "소프트 스타트 (soft start)"회로와 함께 전압 조정기를 사용하면 돌입 전류가 사양 내에서 유지됩니다. 이를 통해 설계자는 USB 측에 아무런 문제없이 레귤레이터의 출력에 3.3V ~ GND의 모든 커패시턴스를 넣을 수 있습니다.