Présentation du système d'alimentation

Avant de concevoir un circuit imprimé, il est généralement recommandé de bien **comprendre son schéma électrique**.
Et avant d’élaborer un schéma, il est essentiel de **comprendre son diagramme fonctionnel**.

Vue d’ensemble

Ci-dessous se trouve le **diagramme fonctionnel de base** d’un circuit.
Le rôle de l’**ingénieur en électronique** est de déterminer **comment chaque bloc et chaque bus de données doivent fonctionner correctement** sans interférer avec les autres parties du circuit.

Chaque **bloc** du diagramme est ensuite **converti en schéma électrique**.

Pouvoir

L'alimentation du schéma de circuit ci-dessus est fournie par des piles. Les piles alimentent un régulateur linéaire à faible chute de tension (LDO) qui fournit 5 V pour alimenter les LED RVB adressables ainsi qu'un LDO 3,3 V qui alimente le reste du circuit. Un traducteur de niveau logique convertira les sorties logiques 3,3 V du Mega en entrées logiques 5,0 V.

Bus de données série

Quatre bus de données série sont présents dans notre exemple de circuit et sont utilisés pour transférer des informations.

• Un bus d'interface série-périphérique (SPI) qui communique avec le module TFT
• Réception et transmission asynchrones universelles (UART) utilisées pour programmer le microcontrôleur
• I2C qui communique avec nos capteurs et notre module d'horloge temps réel (RTC)
• Un bus série universel utilisé pour communiquer avec un ordinateur externe pour la programmation et le débogage.

Broches GPIO

• Plusieurs broches serviront à commander les LED RGB adressables, à lire l'état des boutons poussoirs et à activer un buzzer piézo.

Interaction des blocs

Les blocs doivent être conçus et connectés indépendamment au microcontrôleur principal. Il existe plusieurs méthodes courantes pour ce faire, notamment les réseaux globaux, les ports de connexion et les blocs hiérarchiques. Avec les blocs hiérarchiques, chaque bloc de circuit est conçu indépendamment sur une page hiérarchique, puis connecté au niveau supérieur via des connecteurs hiérarchiques. Dans une disposition hiérarchique, seules les connexions entre les blocs sont affichées au niveau supérieur (entrées, sorties, lignes de commutation, etc.). Les connexions d'alimentation sont souvent également incluses.

Comme vous pouvez l’imaginer, rien ne se passe. Les MOSFET à canal P se comportent comme un commutateur normalement fermé (conducteur) qui s’ouvre (non conducteur) lorsqu’une tension est présente sur la grille. Étant donné qu’aucune tension n’est présente sur la grille de Q1, Q2, Q3 ou Q4, les « commutateurs » sont tous fermés et tout courant qui arrive sera facilement conduit.

Option 2 : Seule la batterie est connectée

Avec la batterie attachée et l'interrupteur allumé, le courant circule vers le LDO 5,0 V et via Q3 et Q4 vers le LDO 3,3 V et vers le reste du circuit. R3 maintient le potentiel de grille de Q3 et Q4 à 0 V. En même temps, les grilles de Q1 et Q2 sont alimentées, ce qui arrête la conduction inverse du courant à travers le circuit.

Option 3 : Connexion USB uniquement

Lorsque l'alimentation USB est connectée, R2 maintient la grille de Q1 et Q2 et le potentiel de masse, ce qui permet à Q1 et Q2 de conduire le courant entre la source et le drain. Dans le même temps, les grilles de Q3 et Q4 sont connectées au réseau qui relie Q1 et Q2, fermant les chemins conducteurs entre le drain et la source de Q3 et Q4, ce qui empêche le retour du courant.

Option 4 : Les deux sources jointes

Lorsque les deux sources sont sous tension, le LDO 5,0 V génère une différence de potentiel aux portes de Q1 et Q2, coupant le chemin de conduction à travers le drain et la source, arrêtant le courant USB_VBUS avant qu'il n'ait la possibilité d'entrer dans le reste du circuit.