簡(jiǎn)單電路輕松解決帶電插拔過(guò)程的USB電流過(guò)沖問(wèn)題

將一個(gè)簡(jiǎn)單的錄音筆或其它外設插入USB端口時(shí)，可能導致不希望發(fā)生的系統復位。此時(shí)需要在端口前端提供一個(gè)限流器，在插拔端口時(shí)提供短路和過(guò)載保護。為USB端口產(chǎn)生5V電源時(shí)，該電路能夠抑制USB連接器熱插拔過(guò)程中的峰值浪涌電流，并根據端口需要將工作電流限制在500mA以?xún)取?/p>本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202302/443028.htm

這種接口的一個(gè)特征是需要給各種需要連接的外設供電，例如：錄音筆、小型硬盤(pán)、調制解調器、MP3讀取器、存儲器卡等。服務(wù)器板提供12V主電源供電，有些應用中包含一個(gè)buck轉換器，將該電壓降至3.3V，用于邏輯電路供電。還需要一個(gè)升壓電路，把3.3V電壓提升到標準的USB端口電壓(5V，可提供500mA電流)。

帶電插入外設時(shí)可能引發(fā)一些問(wèn)題：瞬間在端口的5V引腳插入一個(gè)不是純電阻的負載，由于存在容性元件，會(huì )產(chǎn)生快速、大幅度的電流，使得USB端口的電流遠遠超出500mA。

把一個(gè)大功率的硬盤(pán)連接到端口時(shí)同樣會(huì )發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題，此時(shí)的容性負載不再是主要問(wèn)題，硬盤(pán)的標稱(chēng)工作電流可能超出500mA，這是引起系統復位或電源進(jìn)入保護狀態(tài)的關(guān)鍵原因。為了抑制浪涌電流，把最大輸出電流限制在500mA以?xún)?，我們需要?V電源和端口的VOUT引腳之間增加保護電路。

負載接入時(shí)，由于保護器件不能在瞬間實(shí)現限流(電路沒(méi)有達到故障電流限制或發(fā)生自激)，帶電插拔后會(huì )出現一段短暫的盲區，使系統建立穩定。在此期間電源必須能夠承受浪涌電流的沖擊。降壓轉換器由于利用ILIMIT電阻對IOUT進(jìn)行檢測，能夠處理一定的浪涌，電流環(huán)路將IOUT保持在電阻設置的門(mén)限以?xún)?。升壓轉換器則不具備這一功能。

升壓轉換器的電感在VIN和負載之間提供了一個(gè)連續通道，當電源不能為負載提供足夠的電流時(shí)，開(kāi)始為升壓轉換器的電壓源充電。有些情況下，可能造成監控電路觸發(fā)系統復位，導致圖1所示的系統失效。

圖1. 在為USB端口產(chǎn)生5V電源的同時(shí)，該電路能夠抑制USB連接器熱插拔過(guò)程中的峰值浪涌電流，并根據端口需要將工作電流限制在500mA以?xún)取?/p>

對5V boost電路進(jìn)行簡(jiǎn)單修改可以解決這一問(wèn)題：在boost轉換器輸出和反饋電阻分壓器之間插入一個(gè)小電阻(大約0.5Ω)。由于5V轉換器補償該電阻兩端的壓差，作用在IOUT限制器(MAX8586)的電壓與5V負載電流無(wú)關(guān)。這一電路改動(dòng)能夠在帶電插入錄音筆等低電容負載(1μF)時(shí)避免出現較高的尖峰電流，這種尖峰電流會(huì )導致boost轉換器，然后是3.3V總線(xiàn)過(guò)載而復位系統。0.5Ω電阻不僅在系統處于“盲區”期間將峰值電流限制在合理范圍內，還能夠將IOUT的最大值限制在500mA，滿(mǎn)足USB端口的要求。