Ограничитель тока с минимальным падением напряжения, Помогите спроектировать ограничитель для программатора. Опции

[cz0]

Задача стоит следующая: имеется программатор (ISP для микроконтроллеров AVR), подключаемый к USB порту компутера и, соотвественно, от него же и питащийся. В раде случаев емет смысл запитать целевую систему от этого же программатора. Соответственно встает задача ограничения тока (скажем, 300 мА), но при этом по возможности избежать падения напряжения и оставить его как можно ближе к исходным 5 В т.к. вся целевая электроника будет питаться именно от него. Все мои попытки нагородить что-нить на операционнике и транзисторе потерпели неудачу (я не сильно силен в аналоговой электронике), возможно, для кого-то задача покажется тривиальной. Прошу помощи.

[vladv]

Вот на двух транзисторах .

 climit.bmp ( 205.52 килобайт ) Кол-во скачиваний: 431


А как сделать, чтобы картинка сразу была видна?

Сообщение отредактировал vladv - Jan 20 2008, 01:45

[rezident]

vladv, на вашей схеме в режиме ограничения тока "падает" примерно 0,9В. Человек же просил "без падения напряжения"
cz0, вам нужно смотреть на LDO с супер-низким падением напряжения. Например, TPS73150 имеет типовое падение напряжения 30мВ при токе 150мА. Либо даже просто ограничиться быстродействующим плавким предохранителем, в зависимости от того, с какой целью (для чего?) вы собираетесь строить защиту.

А как сделать, чтобы картинка сразу была видна?

Если вы хотите чтобы был виден эскиз рисунка-аттачмента, то выкладывайте его в соответствующих форматах JPG или GIF.

[_D9_]

"Соответственно встает задача ограничения тока (скажем, 300 мА), но при этом по возможности избежать падения напряжения и оставить его как можно ближе к исходным 5 В"

в смысле шоб порт не попалить ?

[cz0]

Именно. Стоит задача ограничения тока целевого устройства ниже нагрузочной способности USB порта. При падении напряжения, скажем, в 0.5 В целевая схема может уже и не работать. Получается интересная задача с практически взаимоисключающими условиями: доставить на целевоей устройство теже 5В от которых питается ограничитель и при этом ограничить ток. Плавкие и самовосстанавливающиеся предохранители мне не подходят т.к. первых я просто ненапасусь, а вторые слишком медленные (защита БП компьютера срабатывает быстрее выключая его целиком).

[Stanislav]

Задача стоит следующая: имеется программатор (ISP для микроконтроллеров AVR), подключаемый к USB порту компутера и, соотвественно, от него же и питащийся. В раде случаев емет смысл запитать целевую систему от этого же программатора. Соответственно встает задача ограничения тока (скажем, 300 мА), но при этом по возможности избежать падения напряжения и оставить его как можно ближе к исходным 5 В т.к. вся целевая электроника будет питаться именно от него...

Один из вариантов предложил уважаемый rezident - использовать 5-вольтовый LDO стабилизатор с функцией ограничения тока на требуемом Вам уровне.
Если хотите более "продвинутого" решения - используйте специальную приблуду, навроде этих

[Baser]

Именно. Стоит задача ограничения тока целевого устройства ниже нагрузочной способности USB порта.

Если усложнения устройства не боитесь, можно организовать такой финт на каком-нибудь маленьком DC/DC buck/boost конверторе с встроенным ограничением тока (по обычной двухключевой схеме или SEPIC).
Так сделано в AVR Dragon. Правда этот преобразователь у них с брачком, все время горит, но это не значит, что идея плохая

Можно сделать повышающий преобразователь на +5.7V, а потом обычный ограничитель тока на двух транзисторах.

[cz0]

Я думал сгородить DC/DC а потом классикой... все-таки корпус очень мал и находящийся рядом USB<->UART и ATmega88 не порадуются такому шумному соседу. Скорее всего придется удовлетвориться TPS73150, 150 мА маловато, но вполне достаточно для большинства схем, для остальных приделаем внешний блок. К тому же вышеупомянутый TPS дает защиту от возвратного тока.

[_D9_]

дык сколько должно остаться на выходе, или на сколько просесть при 300мА?

[Don2]

Все спецификации USB предусматривают ограничение тока потребляемого от шины.
Обычно в контроллерах для этих целей используются CURRENT-LIMITED POWER-DISTRIBUTION SWITCHES, например,TPS2041A, TPS2042A, TPS2043A, TPS2044A. Дополнительную защиту
в астройствах питающихся от шины можно не делать.Но если очень хочется, то поставьте тот же
TPS2041A.

7.2.1.2.1 Over-current Protection
The host and all self-powered hubs must implement over-current protection for safety reasons, and the hub must
have a way to detect the over-current condition and report it to the USB software. Should the aggregate current
drawn by a gang of downstream facing ports exceed a preset value, the over-current protection circuit removes
or reduces power from all affected downstream facing ports. The over-current condition is reported through the
hub to Host Controller, as described in Section 11.12.5. The preset value cannot exceed 5.0 A and must be
sufficiently above the maximum allowable port current such that transient currents (e.g., during power up or
dynamic attach or reconfiguration) do not trip the over-current protector. If an over-current condition occurs on
any port, subsequent operation of the USB is not guaranteed, and once the condition is removed, it may be
necessary to reinitialize the bus as would be done upon power-up. The over-current limiting mechanism must be
resettable without user mechanical intervention. Polymeric PTCs and solid-state switches are examples of
methods, which can be used for over-current limiting.

[alexander55]

Все спецификации USB предусматривают ограничение тока потребляемого от шины.
Обычно в контроллерах для этих целей используются CURRENT-LIMITED POWER-DISTRIBUTION SWITCHES, например,TPS2041A, TPS2042A, TPS2043A, TPS2044A. Дополнительную защиту
в астройствах питающихся от шины можно не делать.Но если очень хочется, то поставьте тот же
TPS2041A.

Для справедливости скажу, что в старых компах не было защиты по току потребления. Там сгорал дросселек. В новых компах потребление по USB программируется.
Но береженого - бог бережет.

[cz0]

Все-таки соглашусь, береженого - Бог бережет. У меня были прецеденты когда отлаживаешь программу, она несохранена и из памяти компилируется и шьётся. Потом приключается коротыш и вся машина отрубается потому что срабатывает защита. Это было на старой недорогой материнке. Сейчас, конечно, топовый Асус, но лучше подстраховаться.
P.S. Почитал даташиты на TPS20xx, у них ток короткого .9А, не подойдут.

Сообщение отредактировал cz0 - Jan 21 2008, 21:43

[Stanislav]

P.S. Почитал даташиты на TPS20xx, у них ток короткого .9А, не подойдут.

Странно Вы как-то ищете...
А чем Максим не устроил? Он же специально для этого.

[SasaTheProgramme...]

Я думал сгородить DC/DC а потом классикой... все-таки корпус очень мал и находящийся рядом USB<->UART и ATmega88 не порадуются такому шумному соседу. Скорее всего придется удовлетвориться TPS73150, 150 мА маловато, но вполне достаточно для большинства схем, для остальных приделаем внешний блок. К тому же вышеупомянутый TPS дает защиту от возвратного тока.

Если под уарт-ом подразумевается честный rs232, то там преобразователь уже есть, хотя и слабенький. Если нет, то он собирается на icl7660 и bat54. Нужно получить сла-абенькие 7...12в, от них запитать ОУ, который будет пытаться управлять полевиком в 5-и вольтовом выходном проводе. Токочуствительный резистор в этом же проводе можно выбрать очень маленьким, но ОУ нужно брать с малым смещением и/или дрейфами.

[cz0]

Странно Вы как-то ищете...
А чем Максим не устроил? Он же специально для этого.

Максим не утстроил только лишь тем, что его нет ни в Чип-Дипе на в Терраэлектронике.

[Atridies]

А если сделать так: последовательно стоит резистор на измерение тока - с него идет сигнал на компаратор который включает/выключает полевик (например MOSFET). Опору на компараторе завести с Shunt Reference (чтобы дешевле было, например тот же TL431). Есть полевики с Rdson=0,1 Ом, опору можно будет поделить раз в 20. В этом случае резистор можно будет поставить порядка 0,1 Ом. Т.е. на 1 А общее падение напряжения будет 0,2В (для большинства приложений - это будет некритично). Если и это не устраивает - можно будет поставить усилитель сигнала с резистора.

[Baser]

А если сделать так: последовательно стоит резистор на измерение тока - с него идет сигнал на компаратор который включает/выключает полевик (например MOSFET). ...

Только это не ограничитель тока получится, а генератор Ограничитель это линейная схема.
А если добавить триггер для исключения генерации, тогда после однократной перегрузки придется снимать питание, чтобы выключить триггер

[Alex_IC]

Если эту схему подрегулировать, то думаю можно добиться необходимых характеристик.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Atridies]

To Baser: ну да, это скорее защита, а не органичение. Если надо, чтобы с определенного порога линейно увеличивалось R - тогда делаем так: сигнал с измерительного резистора усиливаем ОУ, потом подаем на вход другого опера. На другой вход опера подаем опорное напряжение (этим зададим порог, когда будет включаться защита). С выхода опера - сигнал на MOSFET, который завести в линейный режим. До определенного порога полевик будет закрыт, а с определенного - будет плавно открываться с заданной dR/dV.

[GetSmart]

Вот на двух транзисторах .

 climit.bmp ( 205.52 килобайт ) Кол-во скачиваний: 431


А как сделать, чтобы картинка сразу была видна?

А можно я тоже приколюсь
Как схема-то работает?
У Т1 (n-p-n) потенциал коллектора ниже эмиттера это хитрая задумка что ли?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Alex_IC]

А можно я тоже приколюсь
Как схема-то работает?
У Т1 (n-p-n) потенциал коллектора ниже эмиттера это хитрая задумка что ли?

Такое включение вполне может быть задумкой, если применить транзистор с достаточным бета в инверсном включении.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[GetSmart]

Задумкой сделать схему хуже?

Ещё хуже ?

Сообщение отредактировал GetSmart - Mar 17 2008, 08:20

[Alex_IC]

Задумкой сделать схему хуже?

Ещё хуже ?

Я имею в виду, что если бы это была задумка, то скорее всего это уменьшение напряжения э-б при срабатывании, за счет меньшего остаточного напряжения в инверсном включении. Хотя здесь это вряд ли имеет смысл...

[Madeveloper]

R1 - измерительный, на небольшие токи можно смело увеличивать.
R2 - токозадающий
R3 и R4 - тестовая нагрузка

операционник и полевик (P-канал) - по вкусу...

[Serj78]

Возьмите пару стабилизаторов с ldo в корпусе sot23-5, например micrel mic5205 или его клон spx5205, включите их параллельно и не парьтесь.

Только емкость по выходу и входу по
10 мкф.

[Madeveloper]

Возьмите пару стабилизаторов с ldo в корпусе sot23-5, например micrel mic5205 или его клон spx5205, включите их параллельно и не парьтесь.

Только емкость по выходу и входу по
10 мкф.

А балансировочные резисторы нужны? И на какой ток будет срабатывать ограничение? 640m-1A ?

[Serj78]

Нет, совершенно не нужны ... Вы ведь не собираетесь делать из него источник стабильного тока?

При перегрузке будет некоторое время держать миллиампер 400-500, потом резко отрубится., при кз будет выброс тока до 1А короткий (см даташит) потом тоже отрубится. минус в том, что после выключения ток упадет примерно до 100ма, если при нем напряжение не восстановится до 5 вольт, то так и будет продолжаться, пока питание не выключить...

[Madeveloper]

нет, совершенно не нужны вы ведь не собираетесь делать из него источник стабильного тока?

при перегрузке будет некоторое время держать милиампер 400-500, потом резко отрубится., при кз будет выброс тока до 1А короткий (см даташит) потом тоже отрубится. минус в том, что после выключения ток упадет примерно до 100ма, если при нем напряжение не восстановится до 5 вольт, то так и будет продолжаться, пока питание не выключить...

100ма это откуда? Не нашел в даташите. Кстати, что их заставит отрубится при 400-500ma? Th.S. у него при Pd > 0.5w наступает, а у нас что-то около 0.25v*0.25a = 0.0625w Или это просто пример из жизни для других питающих напряжений и одиночного включения? И остается главный вопрос, как на это отреагирует защита USB порта Напомню, задача была такая: USB отдает не более 500ma, программатор ест до 200ma. "Пациент" не должен съесть больше 300ma.

[Kiwi]

V USB Programmer from Silabs ogranichitel toka takoy

Эскизы прикрепленных изображений

 

[sensor_ua]

http://www.national.com/mpf/LM/LM3525.html

[GetSmart]

http://www.national.com/mpf/LM/LM3525.html

Вроде там нет схемы контроля тока. Она внешняя по отношению к микрухе.

[sensor_ua]

LM3525 - Single Port USB Power Switch and Over-current Protection
Есть там ограничитель. И вывод 2 - выход ошибки при перегрузке по току. Правда оно не на 300 мА, а на 1 А.

[nicom]

операционник и полевик (P-канал) - по вкусу...

...немного добавлю - поаккуратнее с выбором "по вкусу"...
пороговое напряжение - irlml6401 менее 0.55В (в .pdf указано 0.4-0.95В) т.е. если операционник выдает на выходе напряжение, изначально не дотягивающее шины питания менее 0.4В полевик все время будет открыт.Указанный Вами ОУ LM358 имеет выходное напряжение на 1.5В менее шины питания. Это не R-R операционный усилитель...

Кстати - если Вы моделировали, и у Вас все получилось - грош цена такого моделирования - проверьте исходные модели...

Для получения простой схемы ограничителя лучше использовать следующую схемку...
 I_LIMIT.bmp ( 26.69 килобайт ) Кол-во скачиваний: 190


Ток ограничения - порядка 100мА, падение - минимальное... на 1Ом 100мА - это 0.1В.
Транзисторы РNP лучше брать из одной партии, желательно с большим "бетта"

[GetSmart]

Ток ограничения - порядка 100мА, падение - минимальное... на 1Ом 100мА - это 0.1В.
Транзисторы РNP лучше брать из одной партии, желательно с большим "бетта"

Здесь самое место устроить соревнование: кто придумает самую запутанную схемку для автора.

Вот смотрю на эту и не пойму что это за чудо То ли токовое зеркало, то ли хитрый усилитель.

Раньше были предложения получше ИМХО. У того же vladv стоило только транзистор заменить на PNP и всё.

[Madeveloper]

...немного добавлю - поаккуратнее с выбором "по вкусу"...
пороговое напряжение - irlml6401 менее 0.55В (в .pdf указано 0.4-0.95В) т.е. если операционник выдает на выходе напряжение, изначально не дотягивающее шины питания менее 0.4В полевик все время будет открыт.Указанный Вами ОУ LM358 имеет выходное напряжение на 1.5В менее шины питания. Это не R-R операционный усилитель...

Кстати - если Вы моделировали, и у Вас все получилось - грош цена такого моделирования - проверьте исходные модели...

Для получения простой схемы ограничителя лучше использовать следующую схемку...
 I_LIMIT.bmp ( 26.69 килобайт ) Кол-во скачиваний: 190


Ток ограничения - порядка 100мА, падение - минимальное... на 1Ом 100мА - это 0.1В.
Транзисторы РNP лучше брать из одной партии, желательно с большим "бетта"

Посыпаю голову пеплом. Брал в протеусе первые попавшиеся компоненты со спайс-моделями. Протеус посчитал ее работоспособной. Щас пересмотрел даташиты, действительно имеет смысл внимательнее отнестись к выбору полевика и ОУ. На выход ОУ придется добавить делитель к питанию, или полевик брать что-то типа IRLML5203.

[Serj78]

100ма это откуда? Не нашел в даташите. Кстати, что их заставит отрубится при 400-500ma? Th.S. у него при Pd > 0.5w наступает, а у нас что-то около 0.25v*0.25a = 0.0625w Или это просто пример из жизни для других питающих напряжений и одиночного включения? И остается главный вопрос, как на это отреагирует защита USB порта Напомню, задача была такая: USB отдает не более 500ma, программатор ест до 200ma. "Пациент" не должен съесть больше 300ma.

100 ма это из конкретного применения spx5205 и попытки запустить от него небольшую лампочку через милиамперметр , В зависимости от температуры ток колеблется от 50 до 80 ма на микросхему. а также попытки запустить gps приемник от нее, при всплесках тока от 200-250ма она вырубалась. причем не по перегреву- средний ток был около 70ма.

[Madeveloper]

100 ма это из конкретного применения spx5205 и попытки запустить от него небольшую лампочку через милиамперметр , В зависимости от температуры ток колеблется от 50 до 80 ма на микросхему. а также попытки запустить gps приемник от нее, при всплесках тока от 200-250ма она вырубалась. причем не по перегреву- средний ток был около 70ма.

Для полноты картины, можно еще входные/выходные напряжения уточнить (для лампочки и gps)?