Cómo Diseñar Circuitos de Alimentación MicroSD sin Desestabilizar el Suministro de Voltaje a Bordo

Los diseñadores de PCB a menudo tienen el difícil trabajo de equilibrar la perfección en el diseño y mantener el coste bajo. Para los diseños que se ocupan de medios de almacenamiento, como microSD, descuidar términos simples como "inserción en caliente" o "corriente de entrada" puede dar como resultado un prototipo imperfecto y costoso.

Mi filosofía es mantener mis diseños de hardware simples. Soy rápido para descartar cualquier componente que parezca superficial en mi diseño. Desafortunadamente, aprendí por las malas que mantener las cosas simples a veces puede hacer las cosas más complicadas. Este fue el caso hace diez años cuando estaba trabajando en un proyecto que involucraba una interfaz de fuente de alimentación de tarjeta SD, que en ese momento era un componente desconocido con apenas recursos técnicos.

No Descuides la Corriente de Entrada

A primera vista, el pinout de la tarjeta microSD o SD es cualquier cosa menos complicado. Un ingeniero con experiencia mínima no tendría problemas para descubrir qué pin hace qué. Una microSD típica consume hasta 100mA a 3.3V, por lo que obviamente nada iba a salir mal cuando la conecté a una fuente de 3.3V. Al menos eso es lo que pensé hasta que volví a insertar la tarjeta SD en mi prototipo de trabajo. Yo, como muchos ingenieros antes que yo, descuidé un concepto importante al diseñar circuitos para una interfaz SD de datos de comportamiento. No tomamos en cuenta la corriente de urgencia. Esto dio como resultado que nuestro microcontrolador se reiniciara cada vez que se insertaba una tarjeta SD.

Hay una lección que aprender de esto que se extiende hasta nuestros días. Las tarjetas SD comparten características eléctricas similares con su contraparte de factor de forma más pequeño, el dispositivo de tarjeta microSD. Esto significa que rehacer mi error de hace 10 años resultará en el mismo problema de diseño de PCB para ti hoy.

^{¡Condensadores al rescate!}

Condensador de Desacoplamiento: una Solución Rápida Después de Construir tu Prototipo

Entonces, ¿qué debes hacer después de cometer este error en una placa destinada a una tarjeta microSD? La mayoría de los conectores microSD vienen con un pin de detección de tarjeta que el microcontrolador puede usar para detectar la presencia de una tarjeta microSD. El sistema solo debe encender la alimentación cuando la microSD está insertada correctamente y apagarla cuando se extrae la microSD. Una solución rápida a tu problema es agregar un condensador de desacoplamiento cerca del pin de alimentación del lector de tarjetas microSD. Esto proporcionará la estabilidad adicional que necesita el circuito. Encuentro que esta solución es efectiva para resolver el problema de la corriente de entrada de la inserción de microSD.

Es cierto que soldar manualmente un condensador a través de una PCB terminada no es una solución elegante, pero es lo único que puedes hacer cuando estás luchando para que las cosas funcionen. Lo más importante a considerar aquí es elegir un condensador que pueda almacenar suficiente carga para mitigar la corriente de entrada y evitar que el suministro de voltaje se desestabilice.

El mejor valor para un condensador de desacoplamiento debe exceder la capacidad de carga total y la capacidad entre Vdd y Vss de la tarjeta microSD. En la mayoría de los casos, cualquier valor por encima de 45uF funcionará. El truco es colocarlo lo más cerca posible de la microSD. A veces es imposible hacerlo con tus prototipos de PCB y deberás revisar tu placa.

La pregunta es si debes apegarte a esta solución simple que se basa en un solo condensador, o debes adoptar un enfoque más elegante. Mis experiencias pasadas con los medios de memoria me han demostrado que las características eléctricas de las tarjetas microSD pueden variar según la marca, por lo que para futuros diseños, recomiendo no arriesgarse.

 

^{Sé inteligente y usa un MOSFET desde el principio.}

Una Solución Elegante para la Fase de Diseño

Dejando a un lado los condensadores, la mejor manera de evitar una perturbación en el suministro de voltaje interno de una tarjeta microSD es limitar la corriente de entrada a través de un interruptor electrónico. Para ser más específico, debes usar un MOSFET FDN340P para controlar la fuente de alimentación de la microSD. Aquí es donde la lógica de la electrónica y el firmware van de la mano para administrar la energía microSD de manera eficiente.

Un MOSFET puede ayudarte a evitar problemas de corriente de entrada al limitar la tasa de aumento de voltaje. Puedes elegir un MOSFET con una velocidad de respuesta de voltaje aceptable para tu aplicación. Esta velocidad de respuesta evitará que el voltaje fluctúe demasiado rápido. También limitará la corriente de entrada máxima abajo. Ambos ayudarán a mantener tu microSD funcionando correctamente.

Depende de ti buscar la solución rápida de los condensadores de desacoplamiento o implementar la administración de corriente de entrada microSD con un MOSFET. Pero si estás cometiendo los mismos errores de mi diseño anterior, puedes solucionarlo ahora fácilmente con CircuitStudio^®.

¿Tienes alguna pregunta sobre los condensadores de desacoplamiento? Ponte en contacto con un experto en Altium.