基于NUCLEO板的电源原理图及设计电路

woshi_ziyu 发表于 2021-01-13 16:40:05 收藏 已收藏
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基于NUCLEO板的电源原理图及设计电路

woshi_ziyu 发表于 2021-01-13 16:40:05

概述

ST的NUCLEO板的设计文件是开源的,所以很容易在官网找到NUCLEO板的原理图及PCB布线图。ST绘图使用的EDA软件是国内比较常见的Altium Designer。官网提供的工程文件名是MB1136C_schematic_layout,该图纸使用的MCU是LQFP64的封装形式,适用于全部现有的NUCLEO板系列。

打开下载的文件,可以看到文件夹目录下共包含8个文件,其中:MB1136.PrjPCB是Altium Designer的工程文件;MB1136.SchDoc是NUCLEO板整体设计的原理图及电源电路;MCU_64.SchDoc是MCU部分的设计原理图;Connectors.SchDoc是NUCLEO板的对外接口部分的设计原理图文件;ST_LINK_V2-1.SCHDOC是板载的编程器/调试器ST_LINK_V2-1的原理图;MB1136.PcbDoc是NUCLEO的PCB布线图;MB1136.SCHLIB是工程使用的元件库;MB1136.pdf是原理图的PDF版本。可以看出ST的NUCLEO板提供的资料挺全的。

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NUCLEO的原理图采用的是自上而下的层次图设计的方式,MB1136.SchDoc是层次图设计中的模块连接结构图,该原理图中放置着U_MCU_64、U_Connectors和U_ST_LINK_V2-1三个电路方块图,分别对应着MCU_64.SchDoc、Connectors.SchDoc和ST_LINK_V2-1.SCHDOC三个原理图文件。

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NUCLEO板的电源设计

NUCLEO板的电源部分的原理图设计电路位于MB1136.SchDoc文件中。原理图如下:

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在NUCLEO用户手册UM1724的5.3 电源供电和电源选择章节中提到“电源供电可以由PC主机通过USB电缆提供,也可以外部电源CN6或者CN7的电源引脚VIN(7V-12V),E5V(5V)或+3V3提供”,下面根据原理图依次介绍:

■  从USB接口U5V接入电源

STM32 NUCLEO核心板和扩展板的所有部件都可以由ST-LINK的USB连接端口CN1(U5V或VBUS)供电。当JP5的引脚1与引脚2之间的跳线短接时,U5V与+5V的网络连接,NUCLEO板由USB提供的电源(U5V)供电。

这里应当注意,如果NUCLEO板由USB充电器供电,这时因为没有USB枚举过程,所以LD3指示灯将会永久处于灭状态,而且目标MCU未通电。正常情况下,USB枚举成功后,ST-LINK发出一个信号,使能PWR_ENn(低电平有效)。PWR_ENn控制P沟道的MOS管T2(STS7PF30L)导通,U5V才会与+5V相连。

STS7PF30L的门限电压Vgs在1V-2.5V之间,典型值是1.6V,能够提供7A的Id电流,而且在导通时,DS之间的电阻Rds非常小。具体参数可以参考STS7PF30L的数据手册。

■  外接电源输入:VIN和EV5

电源VIN连接着CN6的8脚CN7的24脚,通过低压差线性稳压器U3(LD1117S50TR)输出恒定的电压5V,当JP5的引脚2与引脚3之间的跳线短接时,NUCLEO板由外部输入电源供电。LD1117S50TR最大支持输出800mA的电流,具体的电气参数如下:

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电源EV5连接CN7的6脚,与+5V直接相连。EV5与U3之间有一个二极管D4,防止电流倒灌至U3,引起U3损坏。

以上的两种外部电源输入都会通过U4(LD39050PU33R)转换成+3.3V,通过JP6连接至VDD,向NUCLEO的MCU部分供电。
编辑:hfy

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