1. STM32 數(shù)據(jù)手冊電源部分研讀
RTC電源管腳為V BAT, 電源范圍為1.8~3.6V,主要用于RTC時鐘的供電, RTC在大部分場合用于保存一些重要的參數(shù),比如在電腦主板上用于保存boss的信息, 如果這個電源丟了將導致無法重啟,在單片機中低功耗設備常常也會使用這個RTC進行定時的喚醒功能,在普通的MCU中常用于做實時時鐘。
VDD為數(shù)字電源,電源范圍也是1.8~3.6V,在芯片內部集成了電壓轉化器,一般芯片內核供電為1.2V,圖示的Regulator為轉換器,將VDD電源穩(wěn)壓至1.2V。數(shù)據(jù)手冊建議加入11個100nF和4.7uF的電容,不過實際應用中,只需要每個VDD加入一個100nF的去耦電容,
下圖為模擬電源部分,V_DDA的電源用于芯片模擬器件,PLL鎖相環(huán)等供電,還用于ADC和DAC模數(shù)數(shù)模轉化器供電,圖示的VREF為ADC和DAC的參考電壓,在一些常用的設計中,可將這個參考電源直接與VREF相連接,但是在一些微弱信號的模擬電路中,建議接一個電壓基準芯片,以確保參考電壓的穩(wěn)定。數(shù)據(jù)手冊建議VDDA加入一個10nF和1uF的電容, 在這我們使用10uF+100nF的電容,而VREF也是建議使用10nF+1uF,我們還是采用10uF+100nF。
2. TYPE-C電路設計
為了方便供電,我們使用6P的type-c接口,6Pin的type-c只能用于供電,故我們核心板就不作為USB進行通訊了。
2.1 USB外殼管腳的處理
連接器的金屬外殼是會經常觸摸的, 然而手經常會有靜電(ESD),而靜電為高壓大電流,不能直接連接至板子的GND,否則會燒壞板子,需要在外殼和板GND之間接一個大電阻(一般為1M)進行隔離。那可以不接嗎?不接也是不行的, 因為板子上會有噪聲和干擾,這些都是要泄放到大地的,但是在接口上又需要注意隔離,那么就需要大電阻(1M,通過人體模型來的)進行隔離,下圖為最簡單的處理,從電磁干擾(EMS)角度考慮,板子會產生高頻的干擾,而這些干擾是要泄放到大地的,這些干擾通過C2電容進行泄放,該電容需要采用高耐壓值,因為有靜電,容值要很小,因為濾除的是高頻信號。
2.2 防反接、防倒灌設計
為了電源的更加穩(wěn)定,本設計加入肖特基二極管用于防反接、防倒灌設計。肖特基二極管具有壓降小,開關速度快,還可以吸收瞬間的浪涌功率等特點,具有以下作用
- 防反接:當usb接口接反時,不會有GND->VBUS的電流(雖然采用USB不會存在這種情況,但是在設計時還是考慮進去)
- 提高LDO的效率:LDO的效率計算公式為: Vout/Vin,不加二極管時,大約為 3.3/5=66%, 加了二極管后,為 3.3/4.5=73%
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防止電流倒灌:當USB斷開時,此時USB這邊會迅速掉電,但是負載電路由于有儲能電容的存在,并不會迅速掉電,這就導致了電流會將流入USB,加上肖特基二極管可以防止電流倒灌。
3. LDO RT9193-33電路設計
核心板考慮到體積要很小,所以我們采用小封裝的LDO, 本設計采用RT9193-33 LDO進行設計。由于USB的電源比較穩(wěn)定, 所以在電源輸入級的儲能濾波電容可以小點,輸入電源采用先大后小結構,大的用于儲能濾波,小的去除高頻噪聲,輸出電源也采用大小結構,STM32數(shù)據(jù)手冊說接入至少4.7uF的電容, 那么我們這采用10uF的電容,再配一個去除高頻噪聲的電容即可。為了更加直觀的查看電源是否正常工作, 本設計在電源輸出端加入了電源指示燈電路。
4. MCU模擬電源π形濾波電路設計
因為給模擬電路供電,所以本設計采用磁珠進行隔離。磁珠具有以下特性:
- 在低頻時相當于0R電阻
- 在高頻時相當于電感
- 等效于電阻和電感串聯(lián),但電阻值和電感值都隨頻率變化,在高頻段,阻抗由電阻成分構成,隨著頻率升高,磁芯的磁導率降低,導致電感的電感量減小,感抗成分減小但是,這時磁芯的損耗增加,電阻成分增加,導致總的阻抗增加,當高頻信號通過鐵氧體時,電磁干擾被吸收并轉換成熱能的形式耗散掉。
下圖是采用π型濾波,根據(jù)數(shù)據(jù)手冊,模擬電源處也要放置至少4.7uF的儲能電容,所以也需要采用大小電容結構。
5. RTC電源濾波電路設計
RTC電源處不要太太多的電容,因為電容也會漏電,由于RTC一般用于低功耗場合,一般為uA級別,但是電容天生就會漏電,一般也為uA,如果在電源處加入很多電容的話會導致漏電很嚴重,增大RTC的功耗,導致使用時間大大縮短。在平常的設計中只需要加入一個100nF的電容即可。
5. 數(shù)字電源濾波電路設計
數(shù)據(jù)手冊上說要放11個100nF和1個4.7uF的電容,在我們設計中,可以不用放置這么多,有多少個VDD就放置多少個去耦電容即可。文章來源:http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-487089.html
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