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STM32核心板设计——电源设计

1. STM32 数据手册电源部分研究

RTC电源管脚为V BAT, 电源范围为1.8~3.6V,主要用于RTC时钟供电, RTC在大多数情况下,它被用来保存一些重要的参数,如电脑主板boss的信息, 如果这个电源丢失,它将无法重启。这通常用于单片机中的低功耗设备RTC在普通情况下,定期唤醒功能MCU常用于实时钟。 在这里插入图片描述 VDD为数字电源,电源范围也是1.8~3.6V,电压转换器集成在芯片内,芯片内核电源一般为1.2V,图示的Regulator为转换器,将VDD电源稳压至1.2V。建议加入11000数据手册nF和4.7uF但在实际应用中,只需要每个电容VDD加入一个100nF去耦电容, 下图为模拟电源部分,V_DDA芯片模拟器件采用电源,PLL相环等供电也用于ADC和DAC模数模转化器供电,图示VREF为ADC和DAC在一些常用的设计中,可以直接使用参考电源VREF建议在一些微弱信号的模拟电路中连接电压基准芯片,以确保参考电压的稳定性。建议使用数据手册VDDA加入一个10nF和1uF的电容, 我们在这里用10uF 100nF的电容,而VREF也建议使用10nF 1uF,我们还是用10uF 100nF。

2. TYPE-C电路设计

为方便供电,我们使用6P的type-c接口,6Pin的type-c只能用于供电,所以我们的核心板不作为USB通信。

2.1 USB外壳管脚的处理

经常接触连接器的金属外壳, 然而,手经常有静电(ESD),静电是高压大电流,不能直接连接到板上GND,否则会烧板,需要在外壳和板上GND大电阻间接(一般为1)M)进行隔离。可以不接吗?不接也不行, 因为板子上会有噪音和干扰,所以要放在地上,但是接口上要注意隔离,所以需要大电阻(1M,通过人体模型来的)进行隔离,下图为最简单的处理,从电磁干扰(EMS)从角度看,板会产生高频干扰,这些干扰会通过排放到地面上,这些干扰会通过C2电容进行泄放,由于静电,电容值很小,因此需要采用高耐压值,因为过滤的是高频信号。

2.2 防反接、防倒灌设计

为了使电源更加稳定,本设计增加了肖特基二极管进行反向连接和反向灌溉设计。肖特基二极管具有压降小、开关速度快、瞬时浪涌功率吸收等特点,具有以下功能

  • :当usb接口反时,不会有GND->VBUS虽然采用了USB这种情况不会存在,但在设计上还是要考虑的)
  • :LDO效率计算公式为: Vout/Vin,不加二极管时,大约是 3.3/5=66%, 添加二极管后,为 3.3/4.5=73%
  • :当USB断开时,此时USB这里会迅速断电,但由于储能电容的存在,负载电路不会迅速断电,导致电流流入USB,加上肖特基二极管止电流倒灌。

3. LDO RT9193-33电路设计

考虑到核心板体积小,我们使用小包装LDO, 本设计采用RT9193-33 LDO进行设计。由于USB电源相对稳定, 因此,电源输入级储能滤波电容可以较小。输入电源采用大后小结构,储能滤波采用大,高频噪声去除小,输出电源也采用大小结构,STM32数据手册说接入至少4.7uF的电容, 所以我们这里用10uF配备电容器,以去除高频噪声。为了更直观地检查电源是否正常工作, 本设计在电源输出端增加了电源指示灯电路。

4. MCU模拟电源π形状滤波电路设计

本设计采用磁珠隔离,因为它为模拟电路供电。磁珠具有以下特点:

下图是采用π型滤波器,根据数据手册,模拟电源至少应放置4.7uF储能电容器也需要大小电容器结构。

5. RTC电源滤波电路设计

RTC电源处不要有太多的电容器,因为电容器也会泄漏,因为RTC一般用于低功耗场合uA但是电容自然会漏电,一般也是uA,如果在电源处添加大量电容,会导致严重漏电和增加RTC功耗大大缩短了使用时间。在正常设计中只需添加100个nF电容。

5. 数字电源滤波电路设计

数据手册上说有11个100nF和1个4.7uF在我们的设计中,不需要放那么多电容,有多少电容?VDD只需放置多少个去耦电容即可。

这是绘制电源部分的原理图连接: 原理图链接.

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