Cambio entre alimentación USB y batería alcalina única

He leído muchas otras preguntas que abordan este tema, pero no estoy seguro de si alguna de ellas se aplica a mi situación.

Estoy diseñando un dispositivo que funcionará con un voltaje de suministro de 3,0-3,3 V y no consumirá más de 40 mA cuando esté activo. Cuando el dispositivo está conectado a un puerto USB, debe recibir energía del bus. Cuando no hay voltaje de bus presente, quiero que el dispositivo sea alimentado por una sola batería AAA de 1.5 V aumentada a ~ 3.3 V usando un convertidor elevador como un TPS61097 o un TLV61225 .

No quiero solo un diodo, o los dos suministros juntos: cuando la alimentación USB está conectada, el convertidor elevador no debería estar operativo y (idealmente) no debería extraerse corriente de la batería. Idealmente, la corriente del dispositivo en estado inactivo debería ser < 10 µA, por lo que no quiero agregar otro chip "caro" como el LTC4412.

Creo que la respuesta correcta es ejecutar el voltaje de la batería a través de un MOSFET en modo de agotamiento que se apaga cuando el suministro USB de 5 V está presente en la puerta, pero tengo problemas para entender algunos de estos conceptos, y estoy No estoy seguro de cómo elegiría una parte.

Entonces, mis preguntas son?

  • ¿Qué pongo en lugar del signo de interrogación en el siguiente diagrama? Si es un MOSFET, ¿cómo puedo elegir la parte correcta?
  • Si uso un LDO para obtener 3.3V del bus USB, necesitaría ponerle un diodo de protección, ¿verdad?
  • Incluso si no hay corriente de entrada al convertidor elevador, ¿todavía necesito un diodo de protección en su salida?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Simple: use un convertidor de impulso con un pin de apagado: cuando se conecta a USB, el USB apaga el convertidor de impulso. Oh, mira, los dos que enumeraste tienen uno.
@Majenko-notGoogle advierte que es posible que deba invertir el USB 5V para que tenga el sentido lógico correcto para habilitar
Estaba imaginando una resistencia que elevaba EN a VIN (1.5V), luego un NPN lo cambiaba a BAJO desde la entrada USB de 5V. Elaboraré una respuesta con un esquema.
Sé que TI debería tener dos impulsos/reductores de entrada que ya tienen una lógica de selección de entrada interna.

Respuestas (2)

Los dos reguladores de impulso que ha enumerado tienen una entrada EN . Esto se usa para habilitar o deshabilitar el regulador, y puede controlarse de manera muy simple mediante la alimentación de entrada del USB:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Bajo el funcionamiento normal de la batería, R3 tira del pin EN alto, por lo que el regulador de impulso está habilitado. Cuando conecta, la corriente USB fluye a través de R1 y enciende Q1. esto tira de EN bajo. R2 se usa para garantizar que Q1 se apague cuando no haya una conexión USB, lo que permite que R3 vuelva a activar EN.

Es posible que desee conservar los dos diodos para evitar cualquier reflujo de corriente a través del regulador que no esté actualmente en uso.

Nota: Elegí las resistencias con cifras aproximadas. Es posible que deba ajustar para asegurarse de que el pin EN obtenga los voltajes / corrientes correctos para activarse y mantener su corriente de reposo a través de R3 lo más baja posible mientras el USB está conectado.

No creo que el pin EN se pueda usar en el TPS61097; la hoja de datos dice: "Cuando el IC está deshabilitado (EN = VIL), el interruptor de derivación se enciende para proporcionar una conexión directa de baja impedancia desde el voltaje de entrada ( en el pin L) a la carga (VOUT)." Estoy bastante seguro de que ese no es el comportamiento deseado. Mirando el diagrama de bloques del TLV61225, podría manejar bien la corriente inversa. Supongo que tendré que conseguir algunas piezas y probarlo.
Con los diodos allí, pasar por alto el regulador de impulso solo presentaría 1,5 V en el ánodo de D2, que se bloquearía ya que el cátodo estará más alto, por lo que no fluirá nada.
Ah, ya veo. ¿Podría usar un MOSFET como un 2N7002 para bajar el pin EN para no necesitar R1 y R2? ¿La existencia de D2 causará una disminución significativa en la duración de la batería de reserva?
Aún querrá R1 y R2 incluso con un MOSFET: R2 para bajar la puerta cuando no hay USB, y R1 para limitar la corriente de entrada del USB. R1 es menos crítico, pero aún así es bueno tenerlo. D2 bajará un poco el voltaje, no debería afectar la corriente.

Después de una cantidad decente de experimentación, me decidí por el convertidor elevador MCP16251, ya que tiene una corriente de reposo baja, una verdadera desconexión de salida y un bajo costo.

Sin embargo, descubrí que incluso con el pin de apagado bajado y R3 = 1 MΩ, el consumo de corriente de la batería era de alrededor de 2 µA. Dado que, idealmente, no se debe extraer corriente de la batería cuando el dispositivo está alimentado por USB, utilicé un MOSFET de canal p (utilicé un Si2305DS, pero el FDN340P también parece ser una buena opción) como un interruptor de carga, como se describe en este artículo

Estoy usando un LDO LDK220M36R para regular el voltaje del bus USB a 3.6V y un diodo Schottky 1SS367 conectado a su salida. El circuito parece funcionar correctamente sin un diodo en la salida del MCP16251.

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