Projetando uma fonte de alimentação eficaz para produtos embarcados

Atualmente, estou projetando vários produtos de microcontroladores incorporados para serem alimentados por uma tomada de parede. Planejo usar fontes de alimentação de parede para fornecer uma entrada de aproximadamente 5-9V DC, mas quero que a entrada do meu dispositivo funcione em até 30V apenas por uma questão de compatibilidade e facilidade de uso. A saída deste circuito de fonte de alimentação deve ser de 3,3V a aproximadamente 500 mA no máximo. Também quero proteção contra tensão reversa, caso um usuário se conecte a uma tomada de barril com terminais negativos no centro. Abaixo está o meu design. Usei um fusível PTC para evitar problemas de curto-circuito / sobrecorrente e um MOSFET de canal P para impedir que a polaridade reversa atinja o regulador de comutação. O diodo Zener permite altas tensões de entrada para não fritar o MOSFET.

Minhas principais perguntas são: Este regulador de comutação funciona com o MOSFET do canal P que protege o pino Vin? Alguma das minhas escolhas de parte é obviamente ruim? Existem erros óbvios que impedirão que isso funcione?

Nota: Algumas dessas peças são encontradas no LCSC apenas por causa de seu baixo preço e integração com o serviço PCB que eu uso, caso você não consiga encontrar o mfg. número da peça em qualquer lugar.

EDIT: Eu modifiquei meu design para evitar corrente de irrupção acima de aproximadamente 15-25A.

A proteção contra polaridade funciona corretamente como explicado em Mosfet na proteção contra polaridade reversa .
O restante são os aplicativos típicos fornecidos pela Microchip na folha de dados MCP16301 / H.
Portanto, não vejo nenhum problema lá.

Não sei se você considerou a corrente de irrupção ao aplicar 30V enquanto C2 inicialmente forma uma curta: ela não deve exceder a corrente máxima de diodo corporal pulsada que o diodo corporal pode suportar nem a corrente máxima de drenagem pulsada que é de -27 A .

O PTC tem uma resistência mínima de 0,400 Ω mais a VHS de C2 mais a resistência de contato de J2 mais a "resistência" do diodo corporal de Q2 ou canal ligado lentamente provavelmente limitam a corrente de irrupção, mas é melhor simular e / ou medir isto.

EDIT 1
O diodo do corpo está sempre conduzindo; portanto, a lenta ativação do Q2 devido a R3 ou de um capacitor adicional na fonte de porta do Q2 (= através de D2) não limitará a corrente de irrupção.

É melhor você usar um resistor de 1 ohm. Juntamente com a resistência mínima conhecida do PTC, a corrente é limitada a 30V / 1,4 Ω = 21,4 A.

Com entrada de 30V, saída de 3,3V e 600 mA, eficiência de 80%, Iin = 83 mA, portanto perdas em 1 ohm = 6,8 mW.
Com entrada de 12V, saída de 3,3V e 600 mA, eficiência de 80%, Iin = 206 mA, portanto perdas em 1 ohm = 43 mW.

Nota: Um NTC funcionará, mas não esqueça que não ajuda muito quando está quente. Portanto, a contagem até 10 antes de ligar um dispositivo depois de desligá-lo se aplica.

EDIT 2
Adicionando outro PMOS lado a lado seria uma solução também.
No entanto, amarrar os drenos levaria à seguinte condição inicial :

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

As tensões entre C3 e C2 são inicialmente 0V. Eu desenhei este curto (apenas) para C3 para mostrar o que acontece no circuito acima. As tensões de porta para ambos os PMOS são, portanto, inicialmente de 0V. Portanto, os dois PMOS serão ligados desde o início e ainda produzirão uma enorme corrente de irrupção.
Observe que conectar C2 entre os dois PMOS não ajudará: o diodo do corpo de M2 ​​terá o mesmo efeito que D2.

Melhor é amarrar as fontes :

^{simule este circuito}

Novamente, as tensões entre C3 e C2 são inicialmente de 0V.
Qualquer voltagem maior que 0V na fonte de M2 ​​fará com que seu diodo corporal seja invertido, de modo que um C3 inicialmente em curto não terá efeito em C2 e D1 e R1.
Como o diodo do corpo de M1 é polarizado para a frente e C2 é inicialmente 0V, a tensão da porta será inicialmente igual à tensão da fonte de alimentação, mantendo os dois PMOS fechados.
O C2 está carregando lentamente pelo diodo do corpo de M1 e R1 e ativará os dois PMOS lentamente dessa maneira, limitando a corrente de energização.
O tempo de ativação é determinado por R1 e C1 e a tensão limite dos mosfets.