Подключение контроллера с USB и внешним питанием

@BroDMax · Регистрация: 01.10.2015

Author24 — интернет-сервис помощи студентам

Добрый день!
Вопрос касается STM32F10x, но тема скорее "железячная", поэтому спрошу тут.
Планирую запитывать контроллер с USB на борту от внешнего источника питания (не от USB), при этом периодически может использоваться USB, например для настройки. USB_VBUS не подключен. Соответственно возможна ситуация, когда внешнее питание отключено, контроллер не запитан, но подключен USB. При этом контроллер теоретически сможет запитаться через защитные диоды пинов D+ и D- (паразитное питание).
Отсюда вопрос: возможна ли такая ситуация в принципе? (или в отсутствии активной подтяжки на D+ сигнальные линии USB работают как вход?)
Если возможна, то, как я понимаю, низкоомные резисторы в сигнальных цепях не помогут, поэтому хотелось бы узнать лучший, или "общеприменимый" способ для буферизации. Пока есть только идея использовать аналоговые свитчи, например TS5A3160.

ValeryS · 23.05.2017, 13:53

а что мешает запитываться и от того и от другого?
через диодную развязку

@BroDMax · 23.05.2017, 14:56 **[ТС]**

ValeryS, контроллер связан с другими модулями, ток потребления которых может быть выше 500 мА. В случае запитывания только контроллера от USB, когда внешнее питание выключено, необходимо будет "изобретать" буферизацию между контроллером и этими внешними модулями, либо выделять пины контроллера для проверки питания и переводить пины для управления внешними модулями в Hi-Z.
Эти вопросы решаемы, но хотелось бы более простое решение, которое в вопросе и прозвучало.

@i8085 · 24.05.2017, 01:09

Сообщение от BroDMax

контроллер теоретически сможет запитаться через защитные диоды пинов D+ и D-

Через эти пины не может. Да и

Сообщение от BroDMax

в отсутствии активной подтяжки на D+ сигнальные линии USB работают как вход

@Grey · 24.05.2017, 02:26

Сообщение от BroDMax

В случае запитывания только контроллера от USB, когда внешнее питание выключено, необходимо будет "изобретать" буферизацию между контроллером и этими внешними модулями,

Для чего буферизацию?

@BroDMax · 24.05.2017, 09:50 **[ТС]**

Grey, внешняя периферия тоже имеет цифровой интерфейс.
Собственно, как я уже и сказал, это другой и более понятный (но возможно более затратный в плане ресурсов) вариант, хотелось бы услышать ответ именно на мой вопрос.

ValeryS · 24.05.2017, 10:02

Сообщение от BroDMax

В случае запитывания только контроллера от USB, когда внешнее питание выключено, необходимо будет "изобретать" буферизацию между контроллером и этими внешними модулями,

зачем?
больше чем 500 USB все равно не отдаст

@i8085 · 24.05.2017, 14:04

Сообщение от BroDMax

хотелось бы услышать ответ именно на мой вопрос.

Для D+ и D- городить ничего не нужно. А вот для входа наличия питания на USB (потом наверняка понадобится, когда в firmware вылезет необходимость реагировать на подключение к USB), цепь придётся делать так, чтобы при отсутствии основного питания с него ничего не лезло, так как его подавать придётся на обычный вход.

@BroDMax · 24.05.2017, 14:31 **[ТС]**

Да, для определения наличия USB планирую использовать нормально закрытый аналоговый свитч, например TS5A3160. Ок, D+ и D- на стороне хоста работают как входы, до определения подтяжки на D+. Что произойдет, когда пропадет основное питание, контроллер выключится, но хост не успеет определить пропажу устройства, и сигнальные линии некоторое время будут работать как выходы? Информации о том, как часто хостом проверяется наличие устройства я быстрым поиском не нашел.

@Voland_ · 24.05.2017, 16:21

Сообщение от BroDMax

Что произойдет, когда пропадет основное питание

пожалуй, имеет смысл обратиться к USB spec'у, чтобы предварительно отковырять активные уровни на D+/D- в активном режиме. Да, шина дифференциальная, и сигналы не прыгают на шине в процессе - основной процесс колеблется в пределах 2,5В, то есть ниже 3,3В, выше которых (чисто теоретически) сигнал может запитать МК.
Ну, и запитать - еще не значит работать. Если, конечно, вы не используете Low-power режимы и много "сна". STM32Fxxx жрет не мало, это не L-серия. Так что не переживайте - по линиям данных МК завестить не сможет. По крайней мере, у себя я такого еще не видел - наоборот - приходилось ставить Шоттки на VBUS и питание платы, чтобы сделать то примерно, что вы хотите, только с вариантом обоих питаний.

@BroDMax · 24.05.2017, 17:08 **[ТС]**

Voland_, переживаю, собственно, за то, что при работе сигнальных линий в активном режиме, когда питание на контроллер не подается, на внутренней шине Vdd контроллера (через защитные диоды) появится напряжение, которого будет достаточно чтобы контроллер попытался завестись, то есть 2.5 - 0.3 падения на диодах. Обычная, не L серия работает от 2 V. При старте контроллер попытается схавать больший ток, чем могут безболезненно пропустить эти защитные диоды, и возможно больший, чем могут дать сигнальные линии USB. Даже в этом случае возможно ничего сгореть и не успеет, но пока я не вижу что это невозможно.

@i8085 · 24.05.2017, 18:12

Сообщение от BroDMax

переживаю, собственно, за то...

Да в принципе правильно. Поставить три ключа, и жить спокойно - нормальный компромисс. Другие защиты по количеству элементов/площади на плате всё равно примерно такие и получатся. Зато тут - стопроцентная гарантия, что глюков этого плана не будет.

Добавлено через 2 минуты
Кстати, последовательно со входом контроля питания USB всё равно не забудьте поставить резистор несколько килоом. Это защита от потенциальной неисправности хост-порта USB.

@Voland_ · 24.05.2017, 19:56

Сообщение от BroDMax

попытался завестись,

достаточно, чтобы попытаться, но не достаточно, чтобы завестись ).

ЗЫ: не знаю о чем вы так переживаете. При старте кода можно запустить АЦП и померять напряжение собственного питания. Конечно, возможность работы МК не добавляет уверенности. Но... мне кажется, вы напрасно волнуетесь.

@BroDMax 157 / 156 / 104 Регистрация: 01.10.2015 Сообщений: 310
	24.05.2017, 17:08 [ТС]	11
	Voland_, переживаю, собственно, за то, что при работе сигнальных линий в активном режиме, когда питание на контроллер не подается, на внутренней шине Vdd контроллера (через защитные диоды) появится напряжение, которого будет достаточно чтобы контроллер попытался завестись, то есть 2.5 - 0.3 падения на диодах. Обычная, не L серия работает от 2 V. При старте контроллер попытается схавать больший ток, чем могут безболезненно пропустить эти защитные диоды, и возможно больший, чем могут дать сигнальные линии USB. Даже в этом случае возможно ничего сгореть и не успеет, но пока я не вижу что это невозможно. 0

ValeryS Модератор 8908 / 6677 / 918 Регистрация: 14.02.2011 Сообщений: 23,512
	23.05.2017, 13:53	2
	а что мешает запитываться и от того и от другого? через диодную развязку 0

@BroDMax 157 / 156 / 104 Регистрация: 01.10.2015 Сообщений: 310
	23.05.2017, 14:56 [ТС]	3
	ValeryS, контроллер связан с другими модулями, ток потребления которых может быть выше 500 мА. В случае запитывания только контроллера от USB, когда внешнее питание выключено, необходимо будет "изобретать" буферизацию между контроллером и этими внешними модулями, либо выделять пины контроллера для проверки питания и переводить пины для управления внешними модулями в Hi-Z. Эти вопросы решаемы, но хотелось бы более простое решение, которое в вопросе и прозвучало. 0

@i8085 3217 / 2360 / 540 Регистрация: 11.09.2009 Сообщений: 8,597
	24.05.2017, 01:09	4
	Сообщение от BroDMax контроллер теоретически сможет запитаться через защитные диоды пинов D+ и D- Через эти пины не может. Да и Сообщение от BroDMax в отсутствии активной подтяжки на D+ сигнальные линии USB работают как вход 1

@Grey Тутошний я 2146 / 1201 / 225 Регистрация: 03.11.2009 Сообщений: 4,416 Записей в блоге: 2
	24.05.2017, 02:26	5
	Сообщение от BroDMax В случае запитывания только контроллера от USB, когда внешнее питание выключено, необходимо будет "изобретать" буферизацию между контроллером и этими внешними модулями, Для чего буферизацию? 0

@BroDMax 157 / 156 / 104 Регистрация: 01.10.2015 Сообщений: 310
	24.05.2017, 09:50 [ТС]	6
	Grey, внешняя периферия тоже имеет цифровой интерфейс. Собственно, как я уже и сказал, это другой и более понятный (но возможно более затратный в плане ресурсов) вариант, хотелось бы услышать ответ именно на мой вопрос. 0

ValeryS Модератор 8908 / 6677 / 918 Регистрация: 14.02.2011 Сообщений: 23,512
	24.05.2017, 10:02	7
	Сообщение от BroDMax В случае запитывания только контроллера от USB, когда внешнее питание выключено, необходимо будет "изобретать" буферизацию между контроллером и этими внешними модулями, зачем? больше чем 500 USB все равно не отдаст 0

@i8085 3217 / 2360 / 540 Регистрация: 11.09.2009 Сообщений: 8,597
	24.05.2017, 14:04	8
	Сообщение от BroDMax хотелось бы услышать ответ именно на мой вопрос. Для D+ и D- городить ничего не нужно. А вот для входа наличия питания на USB (потом наверняка понадобится, когда в firmware вылезет необходимость реагировать на подключение к USB), цепь придётся делать так, чтобы при отсутствии основного питания с него ничего не лезло, так как его подавать придётся на обычный вход. 0

@BroDMax 157 / 156 / 104 Регистрация: 01.10.2015 Сообщений: 310
	24.05.2017, 14:31 [ТС]	9
	Да, для определения наличия USB планирую использовать нормально закрытый аналоговый свитч, например TS5A3160. Ок, D+ и D- на стороне хоста работают как входы, до определения подтяжки на D+. Что произойдет, когда пропадет основное питание, контроллер выключится, но хост не успеет определить пропажу устройства, и сигнальные линии некоторое время будут работать как выходы? Информации о том, как часто хостом проверяется наличие устройства я быстрым поиском не нашел. 0

@Voland_ 1976 / 1275 / 130 Регистрация: 04.01.2010 Сообщений: 4,607
	24.05.2017, 16:21	10
	Сообщение от BroDMax Что произойдет, когда пропадет основное питание пожалуй, имеет смысл обратиться к USB spec'у, чтобы предварительно отковырять активные уровни на D+/D- в активном режиме. Да, шина дифференциальная, и сигналы не прыгают на шине в процессе - основной процесс колеблется в пределах 2,5В, то есть ниже 3,3В, выше которых (чисто теоретически) сигнал может запитать МК. Ну, и запитать - еще не значит работать. Если, конечно, вы не используете Low-power режимы и много "сна". STM32Fxxx жрет не мало, это не L-серия. Так что не переживайте - по линиям данных МК завестить не сможет. По крайней мере, у себя я такого еще не видел - наоборот - приходилось ставить Шоттки на VBUS и питание платы, чтобы сделать то примерно, что вы хотите, только с вариантом обоих питаний. 0

@i8085 3217 / 2360 / 540 Регистрация: 11.09.2009 Сообщений: 8,597
	24.05.2017, 18:12	12
	Сообщение было отмечено BroDMax как решение Решение Сообщение от BroDMax переживаю, собственно, за то... Да в принципе правильно. Поставить три ключа, и жить спокойно - нормальный компромисс. Другие защиты по количеству элементов/площади на плате всё равно примерно такие и получатся. Зато тут - стопроцентная гарантия, что глюков этого плана не будет. Добавлено через 2 минуты Кстати, последовательно со входом контроля питания USB всё равно не забудьте поставить резистор несколько килоом. Это защита от потенциальной неисправности хост-порта USB. 0

	24.05.2017, 19:56

Опции темы

@Voland_ 1976 / 1275 / 130 Регистрация: 04.01.2010 Сообщений: 4,607
	24.05.2017, 19:56	13
	Сообщение от BroDMax попытался завестись, достаточно, чтобы попытаться, но не достаточно, чтобы завестись ). ЗЫ: не знаю о чем вы так переживаете. При старте кода можно запустить АЦП и померять напряжение собственного питания. Конечно, возможность работы МК не добавляет уверенности. Но... мне кажется, вы напрасно волнуетесь. 0

Подключение контроллера с USB и внешним питанием

Решение