¿Cómo sé que no estoy consumiendo demasiada corriente para mi suministro de 3,3 V?

Continuando con mi expedición de aprendizaje, he decidido usar la MPU LM3S5R36-IQR80-C3 ARM Cortex-M3 para intentar aprender a construir mi propia PCB de experimento, casi como la Teensy 3.0. La idea es aprender todo el proceso de diseño del PCB desde cero.

He creado el siguiente circuito hasta ahora, trabajando en la protección ESD para el puerto USB, así como en el suministro de 3.3V para los pines Vdd en el chip ARM.

Soy un aficionado, por lo que no tengo un título ni experiencia en electrónica, por lo que estoy usando las hojas de datos para la matriz ESD que seleccioné, así como el regulador de voltaje , para obtener un suministro de voltaje constante de 3.3V del USB Vbus de 5V .

Aquí está mi circuito hasta ahora (si está roto, es porque no tuve ayuda, excepto Google) :

Mi placa de circuito ARM

No estoy seguro si puedo preguntar aquí si el circuito se ve bien o no, sin embargo, estoy buscando alguna crítica constructiva. Así que siéntase libre de comentar o referirme a un sitio donde la comunidad pueda examinar mi circuito.

Más importante aún, permítanme exponer mi pregunta real...

Mi próximo paso es comenzar a conectar el suministro de 3.3V del regulador a los pines Vdd y Vddc del chip ARM al suministro de 3.3V. Lo que quiero saber es cómo puedo estar seguro de que no estoy extrayendo demasiada corriente a través del regulador o del USB 5V Vbus . Lo último que quiero es sentarme con un montón de repuestos quemados y un puerto USB roto en mi Mac.

Hay pines de 4 Vdd y 4Vddc, por lo que entiendo que puedo obtener los 3.3V para cada pin simplemente conectándolos a la fuente en paralelo. Sin embargo, esto, dependiendo de la resistencia que cause el chip entre 3.3V y GND, lo hace complicado, y no estoy seguro de cómo hacer para asegurarme de no consumir demasiada corriente.

Supongo que todo se reduce a la cantidad de corriente que absorbe el chip ARM, pero no estoy seguro de cómo resolver esto de manera efectiva.

Espero que mi pregunta tenga sentido, siéntase libre de editar para aclararla.

Respuestas (3)

Técnicamente, para USB, normalmente no debe consumir más de 100 mA, a menos que esté enumerando el dispositivo y solicitando específicamente que consuma una corriente más alta. De acuerdo con la especificación, puede enumerarse y solicitar hasta 500 mA en la especificación USB 2.0. Sin embargo, estas limitaciones rara vez se aplican físicamente, lo que significa que, por lo general, podrá dibujar hasta que algún circuito en la PC lo limite. Entonces, en general, menos de 500 mA es seguro.

El regulador de voltaje que eligió es un regulador más antiguo que tiene muy poca protección contra cortocircuitos, protección contra voltaje inverso, protección contra sobrecalentamiento, etc. Le sugiero que seleccione una parte más moderna que pueda hacer lo que necesita e incluya todas estas cosas. Tenga en cuenta que el microcontrolador probablemente necesitará una conexión directa al USB VCC. Al seleccionar el regulador de 3.3 V, debe tener en cuenta principalmente la corriente de salida y la disipación (aparte de la salida de voltaje fijo obvio y un Vin que incluye 5 V), aunque para 500 mA no es una gran preocupación.

Su circuito también necesita un fusible. Seleccione un fusible de acción rápida. Además, no vi la perla de ferrita típica y los condensadores de desacoplamiento que generalmente se agregan. Es probable que su microcontrolador necesite una conexión directa al bus de 5 V para poder operar con USB, así que verifique el circuito de referencia para la parte que está usando.

Finalmente, si está tan preocupado por su Mac al principio, encienda la placa usando un convertidor de CA a 5V como los que se usan para cargar teléfonos. Mida la corriente y asegúrese de que esté bien. Además, mida siempre si hay un cortocircuito entre el USB Bus VCC y GND antes de conectarlo a cualquier cosa.

El procesador ARM que está utilizando será mucho menor que el límite. Mire su hoja de datos en la página 1013, le dice que a 80 MHz en pleno funcionamiento es de 90 mA. Agregue las cosas adicionales y los GPIO y el USB es suficiente.

Mirando el sitio web de RS Electronics, no estoy seguro de qué regulador de voltaje elegir, ¡hay miles de opciones!
@josef.van.niekerk ¿Tendría algún problema para pedir algunas muestras de TI? Además, ¿tiene alguna limitación para los paquetes? De lo contrario, podría recomendar muchos. Por ejemplo, TPS79530 de TI. RS Electronics parece muy limitado en su selección.

El valor más grande que puedo encontrar en la hoja de datos para ARM es 126ma cuando se ejecuta a toda máquina y los periféricos están encendidos. Es poco probable que esto cause problemas. Si estás muy preocupado puedes comprar fuentes de alimentación de escritorio con limitadores de corriente. Como mínimo, cuando lo encienda por primera vez, use un cargador de teléfono, no una computadora, y tenga un medidor de corriente de rango adecuado en la línea positiva.

¿Tiene la intención de conectar el ARM al USB? Habrá un circuito de referencia para eso, utilícelo. Ese bit también requiere un diseño cuidadoso de PCB.

Comenzaría con un diseño de referencia para Stellaris (hay una placa de desarrollo barata disponible para él) y trabajaría para comprender por qué todo está ahí. Si decide que no lo necesita, quítelo.

(Estas partes no son tan indulgentes y fáciles de usar como los PIC / AVR y, por lo tanto, es menos probable que produzcan un circuito que funcione)

Estoy de acuerdo en la parte de perdonar, definitivamente es más difícil hacer cosas ARM, ¡pero las recompensas son tan grandes!

Si el puerto USB sigue el estándar USB, tiene limitación de corriente. Hay un límite de corriente mínimo predeterminado y el dispositivo USB debe negociar más como parte del proceso de enumeración. Incluso con la negociación actual adicional, hay un máximo razonable. El puerto USB no debería poder generar más corriente que eso. Mi sistema operativo Windows me advierte cuando algo está tratando de obtener más, pero no estoy seguro de si verá el mensaje en una Mac.

Mira mi publicación. La mayoría de las PC no limitan físicamente la corriente USB hasta que está muy cerca del límite, mucho más alto que los 500 mA por lo general. Es por eso que los ventiladores USB y otros dispositivos funcionan sin enumerar.