Разработка эффективного источника питания для встроенных продуктов

В настоящее время я разрабатываю несколько встроенных микроконтроллерных продуктов для питания от настенной розетки. Я планирую использовать настенные источники питания, чтобы обеспечить вход примерно 5-9 В постоянного тока, но я хочу, чтобы вход моего устройства работал при напряжении до 30 В только для совместимости и простоты использования. Выходная мощность этой цепи питания должна составлять 3,3 В при напряжении около 500 мА. Я также хочу защиту от обратного напряжения в случае, если пользователь подключает гнездовой разъем с центрально-отрицательными клеммами. Ниже мой дизайн. Я использовал предохранитель PTC для предотвращения короткого замыкания / перегрузки по току и P-канальный MOSFET для предотвращения попадания обратной полярности на импульсный регулятор. Стабилитрон позволяет при высоких входных напряжениях не жарить МОП-транзистор.

Мои основные вопросы: будет ли этот регулятор переключения работать с P-канальным MOSFET, защищающим Vin-контакт? Является ли какой-либо из моих вариантов выбора явно плохим? Есть ли очевидные ошибки, которые не позволят этому работать?

Примечание: некоторые из этих частей находятся на LCSC только из-за их низкой цены и интеграции с услугой PCB, которую я использую, на случай, если вы не можете найти mfg. номер детали где угодно.

РЕДАКТИРОВАТЬ: я изменил мой дизайн, чтобы предотвратить пусковой ток выше примерно 15-25А.

Защита от полярности работает правильно, как описано в Mosfet для защиты от обратной полярности .
Остальные типичные приложения приведены Microchip в техническом описании MCP16301 / H.
Так что я не вижу там никаких проблем.

Я не знаю, учитывали ли вы пусковой ток при подаче 30 В, в то время как C2 изначально образует короткое замыкание: оно не должно превышать максимальный импульсный ток на корпусе диода, который может выдержать диод корпуса, или максимальный импульсный ток стока, который составляет -27 А ,

PTC имеет минимальное сопротивление 0,400 Ω плюс ESR C2 плюс контактное сопротивление J2 плюс «сопротивление» диода корпуса Q2 или медленно включенный канал, вероятно, ограничивают пусковой ток, но вам лучше смоделировать и / или измерить Это.

РЕДАКТИРОВАТЬ 1
Диод корпуса всегда проводит, поэтому медленное включение Q2 из-за R3 или дополнительного конденсатора через затвор-источник Q2 (= через D2) не будет ограничивать пусковой ток.

Вам лучше использовать резистор на 1 Ом. Вместе с известным минимальным сопротивлением ПТК ток ограничивается 30 В / 1,4 Ом = 21,4 А.

При входе 30 В, 3,3 В и 600 мА выход, КПД 80%, Iin = 83 мА, поэтому потери в 1 Ом = 6,8 мВт.
При 12 В, 3,3 В и 600 мА на выходе, КПД 80%, Iin = 206 мА, поэтому потери в 1 Ом = 43 мВт.

Примечание: NTC будет работать, но не забывайте, что он больше не помогает, когда он горячий. Таким образом, применяется счет до 10 до включения устройства после его выключения .

РЕДАКТИРОВАТЬ 2
Добавление еще одного PMOS подряд будет также решением.
Тем не менее, объединение стоков приведет к следующему начальному условию :

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Напряжения между С3 и С2 изначально равны 0 В. Я нарисовал этот короткий (только) для C3, чтобы показать, что происходит в схеме выше. Поэтому напряжения на затворе для обоих PMOS также изначально равны 0 В. Таким образом, оба PMOS будут включены с самого начала и по-прежнему будут давать огромный бросок тока.
Обратите внимание, что подключение C2 между двумя PMOS не поможет: диод корпуса M2 будет иметь тот же эффект, что и D2.

Лучше связать источники вместе:

^{смоделировать эту схему}

Опять же, напряжения на С3 и С2 изначально равны 0 В.
Любое более высокое напряжение, чем 0 В на источнике М2, приведет к смещению диода корпуса, поэтому изначально закороченный С3 не будет влиять на С2, D1 и R1.
Поскольку диод M1 имеет прямое смещение, а C2 изначально равен 0 В, напряжение затвора первоначально будет равно напряжению источника питания, при этом обе PMOS будут закрыты.
C2 медленно заряжается через диод M1 и R1 и таким образом будет медленно включать обе PMOS, ограничивая пусковой ток.
Время включения определяется значениями R1 и C1 и пороговым напряжением полевых устройств.