VBUS感应输入的5V容差


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我正在围绕STM32L476设计设备。我的设备主要由电池供电,但是有一个USB端口,插入该端口后,我想用作备用电源(通过3.3V稳压器)以限制电池消耗。用户也可以在没有电池的情况下连接USB端口。

我希望能够感应到何时连接了USB端口,因此我将PA9用作OTF_FS_VBUS。

好消息:数据表显示PA9引脚可承受5V电压。

坏消息:5V耐压引脚似乎只有在上电时才是5V耐压的。数据表§6.2表18说:

FT_xxx引脚上的最大输入电压:最小值(VDD,VDDA,VDDIO2,VDDUSB,VLCD)+ 4.0V

在我的情况下,如果没有电池并且用户连接了USB端口,则在稳压器启动之前的一段时间内,PA9上的电压将为5V,而CPU电源引脚上完全没有通电。

更坏的消息是:不允许当前注入:数据手册§6.2,表19说:

FT_xxx上的注入电流:-5 / + 0(请参阅注释4)

注4:VIN> VDDIOx引起正注入,而VIN <VSS引起负注入。绝对不能超过IINJ(PIN)。

因此,在稳压器启动期间,似乎无法使用简单的电阻来限制PA9上的过量电流。显然禁止在VDD上升之前从VBUS流到PA9的任何电流。

其他人做什么?

我看了很多围绕STM32芯片的设计,看了他们的VBUS连接,他们似乎并不在乎。他们将VBUS直接连接到PA9,或者最终通过一个电阻器连接,但是我再也没有看到任何更复杂的东西。但是它们大多是开发板,所以我想坚固性(是一个词吗?)不是很重要。而且它们通常不通过USB端口供电,并且可以肯定用户在为电路板供电之前不会连接USB端口。

我有什么计划?

将其放在USB端口的VBUS和MCU的PA9引脚之间:

VBUS保护

我真的试图保持简单。基本上,它可以确保VUSB_CPU(PA9引脚)永远不会高于VCPU + 4V(Vz + Vbe),如果可以的话不会消耗任何功率。

我的主要问题是:我的分析正确吗?这条电路是一个好的解决方案吗?我是否担心无关紧要的事情?为什么似乎没有其他人关心这个潜在问题?

附加问题:我计划使用USB OTG。如果连接器和PA9引脚之间有一个4.7k电阻,那会是一个问题吗?我猜应该是在SRP期间是否必须使用VBUS脉冲,但是这种方法显然已被弃用。那么我好吗,无论我的设备的角色(设备/主机)是什么?

最后一个:VDDUSB电源引脚消耗的最大电流是多少?数据表中为USB外设指定:AHB时钟域为16.4µA / MHz,独立时钟域为23.2µA / MHz,但我们不知道从何处绘制它(VDD或VDDUSB)。


另一个PA9保护选项是将mos开关置于USB的+ 5v和PA9之间,然后用调节器的输出驱动开关的栅极。
2016年

为什么不使用电阻分压器?430k和630k的引脚电压为3.3v。
b degnan '16

但是电阻分压器无法解决注入问题。器件上电之前,分压器将向该引脚注入3.3伏电压。
2016年

我从数据表中了解到,即使断电,该引脚也可以承受4v电压(这是正确的吗?)。因此,电阻分压器将是一个很好的解决方案,但会永久消耗功率。我忘了提我对此有严格的约束。
昏暗

Answers:


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在Vbus上使用电阻分压器(430k / 620k)-这将使微控制器保持规格,寄生电流消耗将不会成为问题,因为它将完全来自Vbus,而不是电池(这就是电池)我想您想保存)。


愚蠢的我...由于消耗电流,我排除了电阻分压器,但是我的推理显然是不完整的。确实,从vbus汲取能量不是问题。现在,为什么没人在董事会中这样做呢?ST本身(发现板),olimex,...?我仍然不明白这一点。
昏暗

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可能是最简单的方法,请使用高阻值的电阻(10-100k)为较大的电容器(uF或更高的耦合)供电,这样电压上升需要花费时间,我不必担心电压的小数部分稳压器启动时,电容器两端会积聚电荷,如果微控制器具有esd保护,则输入可在5到10V的电压下维持数十us


这听起来很棒……但是只有在您考虑掉电后会发生什么情况时,这才听起来不错。电容器实际上可能会使事情变得更糟,而不仅仅是具有大阻值的电阻器-电阻器不能提供太多电流,但充电后的电容器可以提供更大的电流。
克里斯·斯特拉顿

你能开车穿过一个小的齐纳管吗?数据表的那部分说VDD + 4V对吗?如果您有一个齐纳管将电源轨降低至小于VDD + 4V,那可以吗?
山姆

没有示意图,我无法很好地想象您的齐纳建议。但是,如果该解决方案具有与我的解决方案相同的复杂性(3个便宜的分立组件),我将不会获得太多收益。
昏暗

基本上:输入->齐纳-> PA9,与输入串联的齐纳,而不是串联电阻,齐纳下降一个或两个伏特,因此PA9的电压始终较低。如果开发板只是把它们绑在一起,那可能没问题,不过我认为警告可能会在MCU通电后出现,请查看是否有关于电源排序或启动行为的章节。
山姆

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@Tom实际上是我的主要问题。我检查了一下,他们什么也没做。PA9在其Discovery演示板上的USB端口上直接连接到VBUS(甚至不通过电阻器)。因此,除非我错过了任何事情,否则这与数据表完全矛盾。我的问题并不是保护电路本身。我认为即使可以肯定地改进我的解决方案,也可以完成这项工作。老实说,我的主要问题是:这真的必要吗?
昏暗的
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