Concevoir une alimentation électrique efficace pour les produits embarqués

Je suis en train de concevoir plusieurs produits de microcontrôleurs intégrés devant être alimentés par une prise murale. Je prévois d'utiliser des alimentations murales pour fournir une entrée d'environ 5-9 V CC, mais je veux que l'entrée de mon appareil fonctionne jusqu'à 30 V juste pour des raisons de compatibilité et de facilité d'utilisation. La sortie de ce circuit d'alimentation doit être de 3,3 V à environ 500 mA maximum. Je veux également une protection contre les inversions de tension au cas où un utilisateur branche une prise jack avec des bornes négatives au centre. Voici ma conception. J'ai utilisé un fusible PTC pour éviter les problèmes de court-circuit / surintensité et un MOSFET à canal P pour empêcher la polarité inverse d'atteindre le régulateur de commutation. La diode Zener permet à des tensions d'entrée élevées de ne pas faire frire le MOSFET.

Mes principales questions sont les suivantes: ce régulateur de commutation fonctionnera-t-il avec le MOSFET à canal P protégeant la broche Vin? Certains de mes choix de pièces sont-ils manifestement mauvais? Y a-t-il des erreurs évidentes qui empêcheront cela de fonctionner?

Remarque: Certaines de ces pièces se trouvent sur LCSC simplement en raison de leur faible prix et de leur intégration avec le service PCB que j'utilise, au cas où vous ne trouveriez pas le mfg. numéro de pièce n'importe où.

EDIT: J'ai modifié ma conception pour éviter un courant d'appel supérieur à environ 15-25A.

La protection contre la polarité fonctionne correctement comme expliqué dans Mosfet dans la protection contre l'inversion de polarité .
Le reste correspond aux applications typiques données par Microchip dans la fiche technique MCP16301 / H.
Donc, je ne vois aucun problème là-bas.

Je ne sais pas si vous avez pris en compte le courant d'appel lors de l'application de 30 V alors que C2 forme initialement un court-circuit: il ne doit pas dépasser le courant pulsé maximal de la diode corporelle que la diode corporelle peut gérer ni le courant pulsé maximal de drain qui se trouve être -27 A .

Le PTC a une résistance minimale de 0,400 Ω plus l'ESR de C2 plus la résistance de contact de J2 plus la "résistance" de la diode du corps de Q2 ou le canal allumé lentement limitent probablement le courant d'appel, mais vous feriez mieux de simuler et / ou de mesurer il.

EDIT 1
La diode du corps est toujours conductrice, donc l'allumage lent de Q2 en raison de R3 ou d'un condensateur supplémentaire à travers la grille-source de Q2 (= à travers D2) ne limitera pas le courant d'appel.

Vous feriez mieux d'utiliser une résistance de 1 ohm. Avec la résistance minimale connue du PTC, le courant est limité à 30V / 1,4 Ω = 21,4 A.

À 30 V en entrée, 3,3 V et 600 mA en sortie, 80% d'efficacité, Iin = 83 mA, donc pertes en 1 ohm = 6,8 mW.
À 12V in, 3,3V & 600 mA out, 80% d'efficacité, Iin = 206 mA, donc pertes à 1 ohm = 43 mW.

Remarque: Un NTC fonctionnera, mais n'oubliez pas qu'il n'aide plus beaucoup quand il fait chaud. Ainsi, le nombre de 10 avant d'allumer un appareil après l'avoir éteint s'applique.

EDIT 2
L'ajout d'un autre PMOS consécutif serait également une solution.
Cependant, lier les drains ensemble conduirait à la condition initiale suivante :

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Les tensions aux bornes de C3 et de C2 sont initialement de 0 V. J'ai dessiné ce court métrage (uniquement) pour C3 pour montrer ce qui se passe dans le circuit ci-dessus. Les tensions de grille pour les deux PMOS sont donc également initialement de 0 V. Ainsi, les deux PMOS seront allumés depuis le début et produiront toujours un énorme courant d'appel.
Notez que la connexion de C2 entre les deux PMOS n'aidera pas: la diode du corps de M2 ​​aura le même effet que D2.

Mieux est de lier les sources ensemble:

^{simuler ce circuit}

Encore une fois, les tensions aux bornes de C3 et de C2 sont initialement de 0 V.
Toute tension supérieure à 0 V sur la source de M2 ​​rendra sa diode de corps polarisée en inverse, donc un C3 initialement court-circuité n'aura aucun effet sur C2 & D1 & R1.
Étant donné que la diode de corps de M1 est polarisée en direct et que C2 est initialement de 0 V, la tension de grille sera initialement égale à la tension d'alimentation, en maintenant les deux PMOS fermés.
C2 se charge lentement à travers la diode du corps de M1 et R1 et allumera les deux PMOS lentement de cette façon, limitant le courant d'appel.
Le temps d'activation est déterminé par R1 et C1 et la tension de seuil des mosfets.