Fuentes de alimentación OR-ing (diodo o mosfet)

Tengo dos opciones de fuente de alimentación en mi placa:

  • USB 5,0 V
  • Conector de alimentación de CC de 5,0 V

Mi intención es diseñar una opción de fuente de alimentación or-ing, ya que cualquiera de ellos se utilizará a la vez. Las posibles soluciones se muestran a continuación:

Usando diodos oring

ingrese la descripción de la imagen aquí
o usando dos p-mosingrese la descripción de la imagen aquí

Posibles problemas observados con las opciones anteriores:

  • El uso de diodos es una opción barata y buena, pero un diodo normal da una caída de 0,7 V y un diodo schottky da una caída de 0,16 a 0,20 voltios, lo que tampoco es aceptable porque la fuente de alimentación de funcionamiento recomendada por mi procesador IMX.28 es de 5,0 V y La tensión de alimentación mínima es de 4,75. Con un diodo schottky de 0,2 V, los 5,0 V se reducen a 4,80 V y el espacio entre la alimentación recomendada y la alimentación es muy inferior.
  • Luego pensé en usar p-mosfets que tienen el propósito de conectar junto con la protección de polaridad inversa, pero supongamos un caso en el que ambos suministros se alimentan juntos por error y hay una diferencia menor entre el suministro USB y el conector de CC, digamos 4.9V para USB y 5,10 V para conector de CC. Entonces, el suministro del conector de CC puede bombear la corriente en el conector USB, lo que puede dañar el USB.

¿Hay alguna otra opción mejor y más barata que deba usar para el suministro or-ing, o hay algún problema con mi análisis?

Si está utilizando un conector de CC típico con 3 pines, no estoy seguro de que se requiera nada adicional, ya que IIRC sin el conector insertado, uno de los pines está conectado al pin central. Con el jack insertado este se desconecta. Entonces puede usar este pin para suministrar la alimentación USB sin conector.
@geometrikal: ¿puede sugerirnos el número de pieza de esos conectores?
@AKR Se refiere a este tipo de enchufe , pero no estoy seguro de cómo va a volver a la operación USB en caso de que se inserte el enchufe de CC pero la alimentación de red se apague.
También tenga en cuenta que el gato mecánico puede interrumpir una fuente de alimentación antes de conectar la otra.
Gracias NICK, has sugerido un hilo relacionado muy bueno. Valorar :)

Respuestas (5)

Hay circuitos integrados disponibles para hacer todo, incluidos los MOSFET de conmutación, el aislamiento total entre las entradas, etc.

Por ejemplo, el PS2115A de TI puede cambiar automáticamente entre dos entradas, manejar 2A y actualmente está disponible por US$2.15 de DigiKey. Echa un vistazo a la figura 14 para lo que quieras.

Este es el camino a seguir. Barato, sencillo, versátil y fiable. Algunos de estos circuitos integrados también permiten cambiar la fuente con una señal TTL o CMOS, apagar la salida por completo y/o leer qué fuente se está utilizando, lo que puede ser útil. Se denominan Controladores PMIC OR o Diodos Ideales.

Sé que esto tiene unos meses, pero solo para la posteridad:

Usar dos PMOS como sugiere el OP NO funcionará como él pretende. Es un error que he cometido en el pasado. Los FET no harán nada para evitar que una fuente de alimentación retroalimente a otra, ya que el diodo del cuerpo intrínseco conducirá desde el drenaje hasta la fuente cuando esté bajo polarización inversa. Consulte esta publicación para obtener más información sobre el diodo del cuerpo y cómo/por qué se forma.

Hay soluciones con discretos (que implican el uso de mosfets con una terminal de cuarto cuerpo), pero créanme, no son muy simples y requieren cierta consideración con el diseño del circuito.

Editar: con los 4 terminales FET, quita el diodo del cuerpo, por lo que solo necesita uno. Debo mencionar que hay una solución usando 3 terminales FET usando dos pmos en serie, con sus fuentes unidas. Vea esta respuesta y esta nota de la aplicación . Google "conmutador de fuente común fet" para obtener más información.

La alternativa es usar un PMIC (IC de administración de energía) como han aconsejado otros. Venden PMIC que tienen la funcionalidad de un diodo ideal (sin caída de voltaje) y otros que son más específicos para la aplicación. Realmente simplificará tu vida. Abstraerán algunas de las complejidades de la física del dispositivo y las manejarán de manera mucho más efectiva de lo que podría hacerse usando discretos. Consulte el TPS2114 como ejemplo.

Si desea hacerlo con discretos, puede aumentar la funcionalidad de su arreglo FET de la siguiente manera:

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Esto encenderá el FET apropiado cuando la fuente apropiada esté conectada.

Me imagino que sería favorable priorizar la fuente USB para la funcionalidad de comunicaciones por lo que prima si se conectan ambas fuentes apagando la fuente Plug pack.

Agregar un MOSFET adicional aumentará el precio de la solución. Busco algo economico!!!
Usted mismo ya propuso M1/M2 en una solución. Q2/Q4 no son FET de potencia sino BSS123 o similares. ¿$2 en piezas adicionales no es lo suficientemente barato?
Q1 y Q3 en la Respuesta 1 parecen estar invertidos. El diodo del cuerpo conducirá a la fuente desde la salida independientemente de la señal de la puerta...

Puede probar "diodos ideales" como https://www.digikey.com/product-detail/en/maxim-integrated/MAX40200AUK-T/MAX40200AUK-TCT-ND/7599791 -- para una solución de entrada ORing, donde no necesita un corte, podría funcionar.

Como esta pregunta ocupa un lugar bastante alto en los resultados de búsqueda para la fuente de alimentación MOSFET ORing, agregaré un análisis de tal.

Aquí hay una versión que realmente funciona de los dos circuitos MOSFET que se muestran en cuestión. Volteé los MOSFET para que el diodo parásito no se filtrara hacia la entrada y conecté cada puerta FET a la entrada de voltaje opuesto.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Ahora, este circuito funciona, pero tiene un defecto. Si ambas entradas tienen el mismo voltaje (menor que el umbral de diferencia de la puerta), ambos MOSFET permanecerán apagados y la conducción será solo a través del diodo parásito. Esto provocará una mayor caída de tensión.

Como tal, es adecuado para niveles de voltaje separados (como entradas de 12 V y 5 V) o solo como protección contra errores de conexión raros (en cuyo caso no importa que el voltaje caiga si ambos suministros están conectados).

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