Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Self-Powered / USB-Powered umschalten


von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


Lesenswert?

Hi,

ganz einfache Frage:
Kann ich zwischen einer stabilisierten +5V Spannungsversorgung via 
Netzteil und der VBUS Leitung vom USB-Anschluss einer x-beliebigen 
MCU-Platine (im Entwurf)

A) via Jumper
B) via Transistor (default == USB; bestromt == Netzsapannung)

umschalten ohne weitere Bauteile einschleifen zu müssen?
(Freischalten von mehr als 100mA fürs erste Mal außen vor gelassen)

Ich frage desshalb, weil ich immer wieder in bestehenden Schaltungen 
eine Spule an VBUS finde und mir dessen Sinn nicht erklären kann.
(z.B. https://community.freescale.com/thread/306226)


Und was geschieht, wenn die 100mA (500mA falls freigeschaltet) doch 
überschritten werden?
Schaltet der USB-Hostcontroller einfach ab, oder zerstört man sich 
irgendwelche Komponenten?

Sind die von USB-Festplatten bekannten Kabel mit 2 USB-A Steckern stumpf 
parallel geschaltet und erreichen somit 200mA (1A) oder ist dies dann 
doch komplizierter?

Grüße Oekel

von M. K. (avr-frickler) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ich habe dir mal eine Applicationnote von Maxim angehangen. Da wird das 
Thema ausführlich in allen Varianten erläutert.

Es gibt von TI auch noch was, das finde ich gerade aber nicht mehr.

Bei TI stand auch das meistens alle USB-Ports am PC über eine einzelne 
Sicherung abgesichert ist. Es kann aber auch mal anders sein.

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


Lesenswert?

Danke, irgendwo hier hatte ich auch schon mal gelesen, dass TI dazu 
etwas verfasst hat. Doch keine Ahnung unter welchem Thread hier und von 
wem (SUFU == 0 Treffer) . Hoffe ich habe nun hiermit eine Verlinkung 
erschaffen.

von Dirk (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

du vermischt zwei verschiedene Dinge.

1.
>ganz einfache Frage:
>Kann ich zwischen einer stabilisierten +5V Spannungsversorgung via
>Netzteil und der VBUS Leitung vom USB-Anschluss einer x-beliebigen
>MCU-Platine (im Entwurf)

>A) via Jumper
>B) via Transistor (default == USB; bestromt == Netzsapannung)

Die angesprochenen Appnotes könnten weiterhelfen. Ich nutze zwei LowDrop 
Dioden, aber meine Schaltungen brauchen <100mA.

>Ich frage desshalb, weil ich immer wieder in bestehenden Schaltungen
>eine Spule an VBUS finde und mir dessen Sinn nicht erklären kann.
>(z.B. https://community.freescale.com/thread/306226)

Die Spule bildet mit dem Kondensator ein LC Tiefpass und dient dazu die 
Gleichspannung zu glätten.

von Ralf (Gast)


Lesenswert?

> umschalten ohne weitere Bauteile einschleifen zu müssen?
Vergiss nicht, dass du (eigentlich) auch die Software entsprechend 
auslegen musst - in den USB Descriptoren wird angegeben, ob es sich um 
ein Bus- oder SelfPowered-Device handelt...

Ralf

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


Lesenswert?

Also die AppNote war wirklich sehr interessant zu lesen. Aber nun stehe 
ich vor einem neuen Problem.
Ich würde nun gerne so etwas wie den max8934 in meinen Plan mit 
aufnehmen. Doch den scheint es nur im TQFN Gehäuse zu geben (andere 
SMD-Gehäuse wie SOT- wären mir lieber) und dann stört es mich noch sehr 
arg, dass dieser so viele GPIOs zum System benötigt.

Kennt ihr vielleicht einige Alternativen bzw. Suchbegriffe, wie ich auf 
sollche Power Management ICs komme? SPI oder I2C wären doch eine 
ausreichende Anbindung. Zumal ich mir gerade nicht bewusst bin, wesshalb 
die MUC überhaupt noch mit dem max8934 kommunizieren muss, wenn dieser 
sich doch um alles kümmer. Max ein Flag "nBattery/external Suppy" fände 
ich logisch.

Grüße Oekel

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


Lesenswert?

Hier:
http://www.mouser.com/ds/2/256/MAX1551-MAX1555-42751.pdf
Habe ich eigentlich gefunde, was ich suchte.

ABER: Kann in den ganzen Kram mit dem Erkennen von DCP, CDP und SDP auch 
softwareseitig später erledigen um dann ggf. 500mA frei zu schalten?
Oder brauche ich da zwingend noch weiterer Hardware?

Grüße Oekel

von M. K. (avr-frickler) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

M. K. schrieb:
> Bei TI stand auch das meistens alle USB-Ports am PC über eine einzelne
> Sicherung abgesichert ist. Es kann aber auch mal anders sein.

Es war nicht TI wo das stand sondern eine weitere Applicationnote von 
Maxim, der interessante Abschnitt nennt sich "What Your Mom Didn't Tell 
You About USB".

D a v i d K. schrieb:
> Hier:
> http://www.mouser.com/ds/2/256/MAX1551-MAX1555-42751.pdf
> Habe ich eigentlich gefunde, was ich suchte.
>
> ABER: Kann in den ganzen Kram mit dem Erkennen von DCP, CDP und SDP auch
> softwareseitig später erledigen um dann ggf. 500mA frei zu schalten?
> Oder brauche ich da zwingend noch weiterer Hardware?
>
> Grüße Oekel

Das ist ja ein Lade-IC für LiPo-Akkus, möchtest du nun ein Ladegerät in 
deine Schaltung einbauen oder nur zwischen Netzteil und USB-Versorgung 
umschalten?

Wenn du nur umschalten möchtest kannst du bei Google mal nach "ideale 
Diode" suchen, bzw. habe ich dir mal eine Schaltung angehangen die ich 
letzte Woche selbst aufgebaut und getestet habe.
V1 währe dein USB, V2 das Netzteil. D1 gehört da nicht hin, die habe ich 
nur mal eingezeichnet weil ich nicht genau wusste ob LTspice die 
Body-Diode des Transistors simuliert.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


Lesenswert?

D a v i d K. schrieb:
> Und was geschieht, wenn die 100mA (500mA falls freigeschaltet) doch
> überschritten werden?

Nichts.

> Schaltet der USB-Hostcontroller einfach ab, oder zerstört man sich
> irgendwelche Komponenten?

Leider ist so gut wie kein USB-Host so aufgebaut, daß er den tatsächlich 
abverlangten Strom auch überprüft und gegebenenfalls abklemmt. Das ist 
zwar in der Spezifikation so vorgesehen, es gibt auch 
USB-Hub-Controller, die entsprechende Leistungselektronik ansteuern 
können, aber realexistierende Implementierungen solcher Schaltungen sind 
allenfalls auf von den Chipherstellern zu Demonstrationszwecken 
herausgegebenen Evaluationboards zu finden.

Bei starkem Überstrom geht irgendwann eine Sicherung kaputt, die man 
auch auf üblichen PC-Motherboards findet.

> Sind die von USB-Festplatten bekannten Kabel mit 2 USB-A Steckern stumpf
> parallel geschaltet und erreichen somit 200mA (1A) oder ist dies dann
> doch komplizierter?

Die sind stumpf parallelgeschaltet und also übler Pfusch.
Wie USB-Festplatten ohne eigenes Netzteil generell übler Pfusch sind, 
denn keine 2.5"-Festplatte kommt mit 500 mA aus -- der Anlaufstrom des 
Spindelantriebs liegt üblicherweise jenseits der 1000 mA, und auch im 
Betrieb werden nur von ausgesucht sparsamen Modellen weniger als 500 mA 
benötigt.
Um das Stromverbrauchsprotokoll (Erst Anmelden, dann Einschalten) 
kümmern sich diese Geräte sowieso nicht.

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


Lesenswert?

M. K. schrieb:

> Das ist ja ein Lade-IC für LiPo-Akkus, möchtest du nun ein Ladegerät in
> deine Schaltung einbauen oder nur zwischen Netzteil und USB-Versorgung
> umschalten?

Eigentlich nur umschalten, aber der Text hat mich dazu gebracht kurz 
drüber nachzudenken, ob eine komplett kabellose Version nicht auch nett 
wäre. Ich denke jedoch, dann ich dann mit einem dieser mobilen 
Handy-Akku-Ladern (ebenfalls ein Akku) doch besser und vor allem 
einfacher fahre.

Grüße Oekel

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


Lesenswert?

M. K. schrieb:

> Wenn du nur umschalten möchtest kannst du bei Google mal nach "ideale
> Diode" suchen
Getan, was mich zu:
Beitrag ""Ideale" Diode mit MOSFET"
geführt hat.

Nun wieder:
"LTC4413LC" bei google eingetippt und leider exakt 2 Treffer gefunden 
(siehe selbst)
Scheint das Bauteil nicht mehr zu geben, kennt ihr eine alternative 
dazu?

Grüße Oekel

von Reinhard Kern (Gast)


Lesenswert?

Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Bei starkem Überstrom geht irgendwann eine Sicherung kaputt, die man
> auch auf üblichen PC-Motherboards findet.

Für den Normaluser ist eine festeingelötete, durchgebrannte 
SMD-Sicherung auf einem Notebook-Motherboard nicht wirklich viel besser 
als ein echter Defekt.

Gruss Reinhard

von Frank M. (frank_m35)


Lesenswert?

D a v i d K. schrieb:
> M. K. schrieb:
>
>> Wenn du nur umschalten möchtest kannst du bei Google mal nach "ideale
>> Diode" suchen
> Getan, was mich zu:
> Beitrag ""Ideale" Diode mit MOSFET"
> geführt hat.
>
> Nun wieder:
> "LTC4413LC" bei google eingetippt und leider exakt 2 Treffer gefunden
> (siehe selbst)
> Scheint das Bauteil nicht mehr zu geben, kennt ihr eine alternative
> dazu?
>
> Grüße Oekel

Mach mal das LC dahinter weg, ansonsten:
http://parametric.linear.com/PowerPath_Controllers_*_Ideal_Diodes

Die Frage ist nur, ob du eine ideale Diode auch wirklich brauchst, oder 
ob es nicht einfach 2 Dioden schon bei dir tun oder eben so eine selbst 
zusammengestellte Schaltung wie M.K. dir gegeben hat. Es kommt auf 
deinen Aufbau der Stromversorgung an.

Auch möglich: Je nachdem wie du deine Stromversorgung hast, d.h. ob die 
USB 5V noch auf einen Buck Converter gehen und deine interne 
Stromversorgung von einem Buck-Boost kommt, und beide ein Enable haben, 
so kannst du auch das verwenden, ohne irgendeinen weiteren IC.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


Lesenswert?

Reinhard Kern schrieb:
> Für den Normaluser ist eine festeingelötete, durchgebrannte
> SMD-Sicherung auf einem Notebook-Motherboard nicht wirklich viel besser
> als ein echter Defekt.

Habe ich so etwas behauptet?

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.