VBUS सेंसिंग इनपुट पर 5V सहिष्णुता


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मैं STM32L476 के आसपास एक डिवाइस डिजाइन कर रहा हूं। मेरा डिवाइस मुख्य रूप से बैटरी से चलने वाला है, लेकिन इसमें एक यूएसबी पोर्ट है, जिसे प्लग करने पर, मैं बैटरी ड्रेन को सीमित करने के लिए एक वैकल्पिक पावर स्रोत (3.3V नियामक के माध्यम से) के रूप में उपयोग करना चाहता हूं। यह भी संभव है कि उपयोगकर्ता यूएसबी पोर्ट को जोड़ता है जबकि बैटरी नहीं है।

मैं चाहता हूं कि जब यूएसबी पोर्ट जुड़ा हो, तो मैं समझ में आऊं, इसलिए मैं PA9 को OTF_FS_VBUS के रूप में उपयोग कर रहा हूं।

अच्छी खबर : डेटाशीट का कहना है कि पीए 9 पिन 5 वी सहिष्णु है।

बुरी खबर : 5V सहिष्णु पिन वास्तव में केवल शक्ति लागू होने पर 5V सहिष्णु लगता है। डेटशीट as6.2 तालिका 18 कहती है:

FT_xxx पिन पर अधिकतम इनपुट वोल्टेज: मिनट (VDD, VDDA, VDDIO2, VDDUSB, VLCD) + 4.0V

मेरे मामले में, अगर कोई बैटरी नहीं है और उपयोगकर्ता यूएसबी पोर्ट को जोड़ता है, तो एक समय है, नियामक शुरू होने से पहले, जिसके दौरान पीए 9 पर वोल्टेज 5 वी होगा, जबकि सीपीयू आपूर्ति पिन पर कोई भी शक्ति लागू नहीं होती है।

इससे भी बुरी खबर : वर्तमान इंजेक्शन की अनुमति नहीं है: डेटाशीट ,6.2, टेबल 19, कहते हैं:

FT_xxx पर इंजेक्ट करंट: -5 / + 0 (नोट 4 देखें)

नोट 4: एक सकारात्मक इंजेक्शन VIN> VDDIOx से प्रेरित है जबकि एक नकारात्मक इंजेक्शन VIN <VSS से प्रेरित है। IINJ (पिन) को कभी भी पार नहीं करना चाहिए।

ऐसा लगता है कि मैं नियामक को शुरू होने के दौरान पीए 9 पर अतिरिक्त वर्तमान को सीमित करने के लिए एक साधारण अवरोधक का उपयोग नहीं कर सकता। VDD रैंप से पहले VBUS से PA9 तक प्रवाहित होने वाली धारा की कोई भी मात्रा स्पष्ट रूप से निषिद्ध है।

दूसरों ने क्या किया?

मैं STM32 चिप्स के आसपास कई डिजाइनों पर एक नज़र था, उनके VBUS कनेक्शन को देखते हुए, और वे परवाह नहीं करते हैं। वे VBUS को सीधे PA9 से जोड़ते हैं, या अंततः एक अवरोधक के माध्यम से, लेकिन मैंने कभी भी कुछ अधिक जटिल नहीं देखा। लेकिन वे ज्यादातर विकास बोर्ड हैं, इसलिए मुझे लगता है कि बीहड़ता (क्या यह एक शब्द है?) बहुत महत्वपूर्ण नहीं है। और वे आमतौर पर यूएसबी पोर्ट के माध्यम से संचालित नहीं होते हैं, और निश्चित रूप से मान लें कि उपयोगकर्ता बोर्ड को पावर करने से पहले यूएसबी पोर्ट को कनेक्ट नहीं करेगा।

मेरी योजना क्या है?

USB पोर्ट पर VBUS और MCU के PA9 पिन के बीच इसे रखना:

VBUS सुरक्षा

मैंने वास्तव में इसे सरल रखने की कोशिश की। मूल रूप से, यह सुनिश्चित करता है कि VUSB_CPU (जो PA9 पिन है) VCPU + 4V (Vz + Vbe) से ऊपर कभी नहीं हो सकता है, अगर यह ठीक है तो किसी भी शक्ति का उपभोग किए बिना।

मेरे मुख्य प्रश्न हैं : क्या मैं अपने विश्लेषण में सही हूं? क्या यह सर्किट एक अच्छा समाधान है? क्या मैं उन चीजों के बारे में चिंता कर रहा हूं जो अप्रासंगिक हैं? कोई और इस संभावित समस्या की परवाह क्यों नहीं करता?

अतिरिक्त प्रश्न : मैं USB OTG का उपयोग करने की योजना बना रहा हूं। यदि कनेक्टर और PA9 पिन के बीच 4.7k रोकनेवाला है तो क्या यह समस्या है? मुझे लगता है कि अगर मुझे SRP के दौरान VBUS पल्सिंग का उपयोग करना होता, तो यह होगा, लेकिन यह विधि स्पष्ट रूप से पदावनत है। तो क्या मैं अच्छा हूँ, जो भी मेरी डिवाइस की भूमिका (डिवाइस / होस्ट) है?

एक आखिरी : VDDUSB आपूर्ति पिन द्वारा खींचा गया अधिकतम करंट क्या है? डेटाशीट निर्दिष्ट करता है, USB परिधीय के लिए: 16.4 /A / MHz AHB क्लॉक डोमेन के लिए + 23.2HzA / MHz के लिए इंडिपेंडेंट क्लॉक डोमेन, लेकिन हम नहीं जानते कि यह कहाँ से निकाला गया है (VDD या VDDLB)।


एक अन्य PA9 सुरक्षा विकल्प USB के + 5v और PA9 के बीच एक मॉस स्विच लगाने के लिए होगा, और फिर नियामक के आउटपुट के साथ स्विच का गेट चलाएगा।
मार्क

एक अवरोधक विभक्त का उपयोग क्यों नहीं करते? 430k और 630k आपको पिन पर 3.3v देगा।
b degnan

लेकिन एक अवरोधक विभक्त इंजेक्शन मुद्दे को हल नहीं करेगा। भाग संचालित होने से पहले विभक्त 3.3 वोल्ट को पिन में इंजेक्ट करेगा।
मार्क

मैं डेटाशीट से समझता हूं कि पिन 4v का सामना कर सकता है, तब भी जब इसे बंद किया जाता है (क्या यह सही है?)। तो एक रोकनेवाला विभक्त एक अच्छा समाधान होगा, लेकिन स्थायी रूप से शक्ति आकर्षित करेगा। मैं यह उल्लेख करना भूल गया कि मेरे पास इसके बारे में कसाव है।
मंद

जवाबों:


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Vbus पर रोकनेवाला विभक्त (430k / 620k) के साथ जाएं - यह माइक्रोकंट्रोलर को चालू रखेगा, और परजीवी वर्तमान ड्रा एक समस्या नहीं होगी क्योंकि यह विशेष रूप से Vbus से खट्टा होगा, बैटरी से नहीं (जो कि है) मैं मानता हूं कि आप संरक्षण करना चाहते हैं)।


मुझे बेवकूफ समझिए ... मैं वर्तमान खपत के कारण रेसिस्टर डिवाइडर को हटा रहा था, लेकिन मेरा तर्क स्पष्ट रूप से अधूरा था। वास्तव में, यह vbus से बिजली खींचने की समस्या नहीं है। अब, उनके बोर्डों में भी कोई ऐसा क्यों नहीं करता है? ST खुद (डिस्कवरी बोर्ड), olimex, ...? मुझे अब भी वह बात समझ में नहीं आ रही है।
मंद

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संभवत: सबसे सरल विधि, एक लार्गिश कैपेसिटर (यूएफ या अधिक के जोड़े) को खिलाने के लिए एक उच्च मूल्य वाले अवरोधक (10-100k) का उपयोग करें ताकि वोल्टेज को रैंप पर आने में समय लगे, मुझे वोल्ट के अंश की चिंता नहीं होगी रेगुलेटर शुरू होने के दौरान संधारित्र का निर्माण करता है, यदि माइक्रो को esd सुरक्षा मिलती है तो कुछ यूएनएस के कुछ दसियों के लिए इनपुट 5-10V को संभाल सकता है


यह बहुत अच्छा लगता है ... लेकिन केवल जब तक आप यह नहीं सोचते कि जब बिजली निकाल दी जाती है तो क्या होता है। संधारित्र वास्तव में चीजों को बदतर बना सकता है, केवल बड़े मूल्य अवरोधक होने से - रोकनेवाला बहुत अधिक वर्तमान प्रदान नहीं कर सकता है, लेकिन संधारित्र संधारित्र कर सकता है।
क्रिस स्ट्रैटन

क्या आप इसे एक छोटे जेनर के माध्यम से चला सकते हैं? डेटाशीट के उस भाग ने कहा VDD + 4V सही है? यदि आपके पास VDD + 4V की तुलना में कम करने के लिए नीचे की ओर एक ज़ेनर है, तो क्या यह ठीक होगा?
सैम

मैं योजनाबद्ध के बिना आपके ज़ेनर सुझाव की कल्पना नहीं करता। लेकिन अगर समाधान में मेरी (3 सस्ते असतत घटकों) जैसी ही जटिलता है, तो मुझे ज्यादा फायदा नहीं होगा।
मंद

मूल रूप से: इनपुट-> जेनर-> पीए 9, श्रृंखला में जेनर इनपुट के साथ श्रृंखला अवरोध के विपरीत, जेनर एक वोल्ट या दो को छोड़ देता है इसलिए पीए 9 पर वोल्टेज हमेशा थोड़ा कम होता है। यदि देव बोर्ड सिर्फ उन्हें बाँधते हैं, तो यह शायद ठीक है, मुझे लगता है कि एमसीयू के संचालित होने के बाद भी चेतावनी लागू हो सकती है, देखें कि क्या पावर सीक्वेंसिंग या स्टार्ट-अप व्यवहार पर कोई खंड है।
सैम

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@ यह वास्तव में मेरी मुख्य समस्या है। मैंने चेक किया, वे कुछ नहीं करते। PA9 अपने डिस्कवरी डेमो बोर्ड पर सीधे USB पोर्ट पर VBUS से जुड़ा हुआ है (प्रतिरोधक के माध्यम से भी नहीं)। इसलिए, जब तक मैं कुछ याद नहीं करता, यह पूरी तरह से डेटशीट के साथ विरोधाभास है। मेरी समस्या वास्तव में अपने आप में सुरक्षा सर्किट नहीं है। मुझे लगता है कि मेरा समाधान, भले ही यह निश्चित रूप से सुधार हो सकता है, काम कर सकता है। ईमानदार होने के लिए, मेरी मुख्य समस्या सिर्फ यह है: क्या यह सब वास्तव में आवश्यक है?
मंद
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