組み込み製品向けの効果的な電源の設計

現在、壁のコンセントから電力を供給できるようにいくつかの組み込みマイクロコントローラー製品を設計しています。壁掛け型の電源を使用して約5〜9V DCの入力を与える予定ですが、互換性と使いやすさのために、デバイスの入力を最大30Vで動作させたいと考えています。この電源回路の出力は、最大約500 mAで3.3Vでなければなりません。また、ユーザーがセンターネガティブ端子を備えたバレルジャックに差し込んだ場合の逆電圧保護も必要です。以下は私のデザインです。短絡/過電流の問題を防ぐためにPTCヒューズを使用し、逆極性がスイッチングレギュレータに到達するのを防ぐためにPチャネルMOSFETを使用しました。ツェナーダイオードは、MOSFETをフライしないように高い入力電圧を可能にします。

私の主な質問は次のとおりです。このスイッチングレギュレータは、Vinピンを保護するPチャネルMOSFETで動作しますか？私の部品の選択のいずれかが明らかに悪いですか？これが機能しなくなる明らかな間違いはありますか？

注：これらの部品の一部は、低価格であり、私が使用しているPCBサービスとの統合のためにLCSCにあります。製造を見つけることができない場合に備えてです。どこでも部品番号。

編集：突入電流が約15-25Aを超えないように設計を変更しました。

Mosfetの逆極性保護で説明されているように、極性保護は正しく機能します。
残りは、MCP16301 / Hデータシートでマイクロチップ社が提供する標準的なアプリケーションです。
だから、そこには問題はありません。

C2が最初にショートを形成しているときに30Vを印加するときの突入電流を考慮したかどうかはわかりません：ボディダイオードが処理できる最大のパルスボディダイオード電流も、たまたま-27 Aになる最大のパルスドレイン電流も超えてはなりません。

PTCの最小抵抗は0.400ΩにC2のESRを加えたものにJ2の接触抵抗を加えたものに加えてQ2のボディダイオードの「抵抗」またはゆっくりとオンにしたチャネルで突入電流が制限される可能性がありますが、シミュレーションや測定を行う方が適切です。それ。

編集1
ボディダイオードは常に導通しているため、R3またはQ2のゲート-ソース間（= D2間）の追加のコンデンサによるQ2の遅いターンオンは、突入電流を制限しません。

1オームの抵抗を使用する方がよいでしょう。PTCの既知の最小抵抗と共に、電流は30V / 1.4Ω= 21.4 Aに制限されます。

30V入力、3.3V＆600mA出力、80％効率、Iin = 83mAなので、1オームでの損失= 6.8mW。
12V入力、3.3V＆600mA出力、80％効率、Iin = 206mAなので、1オームでの損失= 43mW。

注：NTCは機能しますが、暑いときはほとんど役に立たないことを忘れないでください。したがって、デバイスをオフにしてからオンにするまでのカウントは10になります。

編集2
別のPMOSを連続して追加することも解決策になります。
ただし、ドレインを一緒に結ぶと、次の初期状態になります。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

C3とC2の両端の電圧は、最初は0Vです。上記の回路で何が起こるかを示すために、C3のためにこの（のみ）を描きました。したがって、両方のPMOSのゲート電圧も最初は0Vです。したがって、両方のPMOSが最初からオンになり、巨大な突入電流が発生します。
2つのPMOSの間にC2を接続しても効果がないことに注意してください。M2のボディダイオードはD2と同じ効果があります。

ソースを一緒に結び付ける方が良い：

^{この回路をシミュレート}

ここでも、C3とC2の両端の電圧は、最初は0Vです。
M2のソースの0Vより高い電圧は、そのボディダイオードが逆バイアスされるため、最初に短絡されたC3はC2＆D1＆R1に影響を与えません。
M1のボディダイオードは順方向にバイアスされ、C2は最初は0Vであるため、ゲート電圧は最初は電源電圧に等しくなり、両方のPMOSを閉じたままにします。
C2はM1とR1のボディダイオードを介してゆっくりと充電され、両方のPMOSをゆっくりとオンにして、突入電流を制限します。
ターンオン時間は、R1とC1、およびMOSFETのしきい値電圧によって決まります。