Jump to content
    

Плата управления "MKS Robin Nano V1.2": Баги в схеме.

Имею 3D-принтер с платой управления "MKS Robin Nano V1.2". Столкнулся с несколькими сдыханиями ног микроконтроллера, идущих на драйвера моторов "TMC2209 v2". Сдохло 2 ноги по неизвестным причинам в разное время:

PB3: на ней всё время +5V (был E_EN)

PB4: на ней всё время +3.3V (был Z_DIR)

После этого нашёл и просмотрел принципиальную схему на эту плату. Был поражён, что схема платы разработана с ошибками! В частности: Подтяжки всех цепей EN (5 цепей), идущих на драйвера TMC2209 сделаны к +5V. Что естественно недопустимо (так как МК платы = STM32F103VET6 с питанием +3.3V). Подозреваю, что сдыхание ног связано с этим.

Вызывает серьёзный вопрос уровень квалификации разработчиков этой платы. Раз допустили такой серьёзный баг в такой простой схеме....

Но возник вопрос: Данная плата используется во множестве 3D-принтеров разных моделей и производителей. Много где продаётся. Неужто никто до сих пор не заметил этих багов???  В инете мне не удалось найти упоминаний об этом... Может плохо искал?

 

Так как сам я нигде в проектах не использовал этот STM32F103VET6 (но это "народный" STM32F103, который юзает куча народу), то вопрос к более знающим людям: Как могут себя повести ноги этого МК, для которых нарушены требования даташита и подано напряжение превышающее допустимое? Как себя поведут "5V-tolerant" ноги и как поведут обычные ноги? На обычных ногах как я понимаю - должны быть защитные диоды на шину питания VDD МК? А на "5V-tolerant" ногах?

Просто наблюдаю, что +5V подтяжки, поданное на все эти ноги, отсекается на уровне +3.3V (как будто защитные диоды есть по всем ногам). Что странно...

 

Прикладываю схему платы и драйверов "TMC2209 v2" найденные в инете:

MKS Robin Nano V1.2_003 BOM.pdf MKS Robin Nano V1.2_003 SCH.pdf MKS TMC2209 V2.0_001 SCH.pdf

Сама плата выглядит так: MKS_Robin_Nano.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

1 час назад, jcxz сказал:

Просто наблюдаю, что +5V подтяжки, поданное на все эти ноги, отсекается на уровне +3.3V (как будто защитные диоды есть по всем ногам). Что странно...

Так по портам STM есть входные диоды к +3,3В, внутри кристалла, ток ограничен резистором "подтяжки".

Так что все законно

Share this post


Link to post
Share on other sites

1 час назад, jcxz сказал:

Подтяжки всех цепей EN (5 цепей), идущих на драйвера TMC2209 сделаны к +5V. Что естественно недопустимо (так как МК платы = STM32F103VET6 с питанием +3.3V). Подозреваю, что сдыхание ног связано с этим.

Все ноги из озвученных, кроме одной PA3 (EN2), 5В-толерантны. Не могут они сгореть от попадания туда +5В.
 

Цитата

Как могут себя повести ноги этого МК, для которых нарушены требования даташита и подано напряжение превышающее допустимое?

В случае, если напряжение становится выше, в расчет берется ток инжектирования, и при необходимости, снижается резистором до разрешенного минимума.

В даташите табличка

image.thumb.png.8227203f4c7303e9cee6058e5d2c8af2.png

 

Цитата

На обычных ногах как я понимаю - должны быть защитные диоды на шину питания VDD МК? А на "5V-tolerant" ногах?

Тоже есть защитные диоды на изолированную от внешнего подключения VDD_FT, и с нее на GND подходящий ограничитель.
 

Цитата

Просто наблюдаю, что +5V подтяжки, поданное на все эти ноги, отсекается на уровне +3.3V (как будто защитные диоды есть по всем ногам). Что странно...

Может, как раз смотрели в PA3, который не толерантный к 5В? Тогда это законно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

1 минуту назад, eddddy сказал:

Так по портам STM есть входные диоды к +3,3В, внутри кристалла, ток ограничен резистором "подтяжки".

Так что все законно

Причём тут "резистор подтяжки" если ноги находятся в режиме OUT?

Да, я понимаю, что на обычных IO-ногах есть защитные диоды (не подтяжки!) Но для 5V-толерантных ног их по идее не должно быть. На что намекает и следующий фрагмент даташита STM32F103:

image.thumb.png.44cece4d905bbe6a579b4df298df9146.png

Нет "Injected current" -> значит нет и защитного диода. Вроде так?

Share this post


Link to post
Share on other sites

5 минут назад, jcxz сказал:

Да, я понимаю, что на обычных IO-ногах есть защитные диоды (не подтяжки!) Но для 5V-толерантных ног их по идее не должно быть. На что намекает и следующий фрагмент даташита STM32F103:

Нет "Injected current" -> значит нет и защитного диода. Вроде так?

Нет. Диоды есть и на FT. Эта табличка показывает ток, который нельзя превышать при превышении 5В-допусков сверху.

Для пинов, толерантных к 5В, инжекция начинается с

image.thumb.png.76e94aa7c07cec5d170d3294f6685b2f.png


Еще важный момент. Если где-то есть пин, который FT но работает на вход и задействована верхняя подтяжка, напряжение на нем не будет 5В, а будет 3.3В

image.thumb.png.52df2e70ccc73032e4bfe8be3efabd2d.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

18 минут назад, Arlleex сказал:

Все ноги, кроме одной PA3 (EN2), 5В-толерантны. Не могут они сгореть от попадания туда +5В.

А теперь откройте раздел "Absolute maximum ratings" даташита:

image.thumb.png.2dc3b791ee6cfde50d665185032e0d86.png

Далее - посмотрите участок схемы платы с источником питания +3.3V:

image.thumb.png.a647bccb570eb22f0f90d419aca25df3.png

Т.е. - при включении питания требования раздела "Absolute maximum ratings" будут нарушены для всех ног подтянутых к +5V, в том числе и 5V-толерантных. На время зарядки ёмкостей по шине +3.3V. И в это время эти ноги имеют полное право сдохнуть.

18 минут назад, Arlleex сказал:

В случае, если напряжение становится выше, в расчет берется ток инжектирования, и при необходимости, снижается резистором до разрешенного минимума.

Ну да - и  из этой же таблицы видно, что ток инжектирования для 5V-толерантных = 0. То есть - никакое превышение недопустимо. С любым токоограничительным резистором.

18 минут назад, Arlleex сказал:

Тоже есть защитные диоды на изолированную от внешнего подключения VDD_FT, и с нее на GND подходящий ограничитель.

Точно? А где об этом написано? Я что-то не нашёл не схемы входной цепи для ног STM32F103 ни подобного упоминания для 5V-толерантных ног.

Можете ткнуть - где это прочитать?

18 минут назад, Arlleex сказал:

Может, как раз смотрели в PA3, который не толерантный к 5В? Тогда это законно.

Смотрел все. Про PA3 как раз вопросов нет - о чём писал выше.

Share this post


Link to post
Share on other sites

On 7/5/2024 at 9:15 AM, jcxz said:

Т.е. - при включении питания требования раздела "Absolute maximum ratings" будут нарушены для всех ног подтянутых к +5V, в том числе и 5V-толерантных. На время зарядки ёмкостей по шине +3.3V. И в это время эти ноги имеют полное право сдохнуть.

У ST на этот счет есть Application Note. У меня его под рукой нет, поэтому выложить не могу.

Share this post


Link to post
Share on other sites

15 минут назад, Arlleex сказал:

Нет. Диоды есть и на FT. Эта табличка показывает ток, который нельзя превышать при превышении 5В-допусков сверху.

Для этого нужна какая-то шина, на которой +5V и которая подключена к МК. Но по схеме не видно ни одного подключения +5V к МК. А значит - даже если нога VDD_FT существует в данном МК, то она не выполняет свою функцию ограничения.

Или я вас не понял - как диоды защитят от превышения +5V, если шины +5V нет в МК? 

Если только стабилитроны.....

Share this post


Link to post
Share on other sites

16 минут назад, jcxz сказал:

Да, я понимаю, что на обычных IO-ногах есть защитные диоды (не подтяжки!) Но для 5V-толерантных ног их по идее не должно быть.

Эти диоды от входа/выхода (порта) - напрямую к +3,3.

Поэтому более этого самого напряжения быть не может (при соблюдении максимально рекомендованных токов, т.е. номинала резисторов к 5В))

8 минут назад, jcxz сказал:

Т.е. - при включении питания требования раздела "Absolute maximum ratings" будут нарушены для всех ног подтянутых к +5V, в том числе и 5V-толерантных. На время зарядки ёмкостей по шине +3.3V. И в это время эти ноги имеют полное право сдохнуть.

Не имеют - на входе/выходе эти самые подтянутые к +5В излишек, через внутренний прямой диод порта к +3,3 сольют через нулевое выходное сопротивление ЛДО

 

Толерантность к 5В - это наличие "верхнего" диода к +3,3, с ограничением тока через него.

11 минут назад, jcxz сказал:

Или я вас не понял - как диоды защитят от превышения +5V, если шины +5V нет в МК? 

Если только стабилитроны.....

В каком то смысле верхний диод и работает "стабилитроном" - фиксирует напряжение на порту МК на уровне 3,3 + 0,3(прямое напр на диоде).

И никакая шина +5В не нужна

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

13 минут назад, jcxz сказал:

Т.е. - при включении питания требования раздела "Absolute maximum ratings" будут нарушены для всех ног подтянутых к +5V, в том числе и 5V-толерантных. На время зарядки ёмкостей по шине +3.3V. И в это время эти ноги имеют полное право сдохнуть.

Да, может сдохнуть. Но сделайте скидку днищенскому китайскому китаю, ведь по остальной схеме там тоже есть вопросики))
 

Цитата

Ну да - и  из этой же таблицы видно, что ток инжектирования для 5V-толерантных = 0. То есть - никакое превышение недопустимо. С любым токоограничительным резистором.

Нет. Тут имеется в виду ток инжектирования относительно питания VDD. Для FT-пинов его в принципе не будет существовать как такового

image.thumb.png.f44182c11409768dbf19fd980dbb1ecf.png
 

Цитата

Точно? А где об этом написано? Я что-то не нашёл не схемы входной цепи для ног STM32F103 ни подобного упоминания для 5V-толерантных ног.

Можете ткнуть - где это прочитать?

RM на F103 в разделе GPIO-шек

image.thumb.png.c608d5f48db49d3fff35f44d23ab7b28.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

21 минуту назад, eddddy сказал:

Не имеют - на входе/выходе эти самые подтянутые к +5В излишек, через внутренний прямой диод порта к +3,3 сольют через нулевое выходное сопротивление ЛДО

Толерантность к 5В - это наличие "верхнего" диода к +3,3, с ограничением тока через него.

Имхо - это не так. Потому что:

См. скриншот раздела "Absolute maximum ratings" выложенный выше; его строчку "Input voltage on five volt tolerant pin" и сноску ниже для него:

"VIN maximum must always be respected. Refer to Table 8: Current characteristics for the maximum  allowed injected current values. ".

Далее - открываем Table_8, читаем:

image.thumb.png.22d2ac2c9dfcecdb412abac7e3e06838.png

Положительный "Injected current on five volt tolerant pins" = 0. А значит - никакого втекающего тока в "диод защиты подключенный к +3.3V" быть не может. Раз указан 0, значит - вне зависимости от сопротивления внешнего резистора. С любым резистором, не важно. Значит - нет никаких диодов на +3.3V на 5V-толерантных ногах.

Share this post


Link to post
Share on other sites

22 минуты назад, jcxz сказал:

Для этого нужна какая-то шина, на которой +5V и которая подключена к МК.

Внешне ей не нужно подключаться к МК. А вот существовать внутри - еще как обязательно. И к ней уже подключается ограничитель, срабатывающий в районе 5.5В.

Для обычных пинов ограничителя внутри не требуется, т.к. ограничение обеспечивается регулятором напряжения.
 

21 минуту назад, eddddy сказал:

Эти диоды от входа/выхода (порта) - напрямую к +3,3.

Поэтому более этого самого напряжения быть не может (при соблюдении максимально рекомендованных токов, т.е. номинала резисторов к 5В))

Не имеют - на входе/выходе эти самые подтянутые к +5В излишек, через внутренний прямой диод порта к +3,3 сольют через нулевое выходное сопротивление ЛДО

Толерантность к 5В - это наличие "верхнего" диода к +3,3, с ограничением тока через него.

Все написанное - фантазии.

Share this post


Link to post
Share on other sites

4 минуты назад, Arlleex сказал:

Внешне ей не нужно подключаться к МК. А вот существовать внутри - еще как обязательно. И к ней уже подключается ограничитель, срабатывающий в районе 5.5В.

Т.е. - под "ограничителем" вы имеете в виду внутренний стабилитрон на кристалле МК, а не сопротивление источника питания +5V?

7 минут назад, Arlleex сказал:

RM на F103 в разделе GPIO-шек

Спасибо. Поищу.

Share this post


Link to post
Share on other sites

4 минуты назад, jcxz сказал:

 

image.thumb.png.22d2ac2c9dfcecdb412abac7e3e06838.png

Положительный "Injected current on five volt tolerant pins" = 0. А значит - никакого втекающего тока в "диод защиты подключенный к +3.3V" быть не может. Раз указан 0, значит - вне зависимости от сопротивления внешнего резистора. С любым резистором, не важно. Значит - нет никаких диодов на +3.3V на 5V-толерантных ногах.

Так втекающий (поэтому минус) 5мА, прямо же в табличке написано

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

1 минуту назад, eddddy сказал:

Так втекающий (поэтому минус) 5мА, прямо же в табличке написано

Вы видимо не прочитали сноску номер 3 под таблицей:

Цитата

3. Positive injection is not possible on these I/Os. A negative injection is induced by VIN<VSS. IINJ(PIN) must 
never be exceeded. Refer to Table 7: Voltage characteristics for the maximum allowed input voltage 
values.

Обратите внимание на выделенное. Оно говорит, что негативный ток, это ток создаваемый при напряжении ниже VSS (GND).

И также указано, что позитивный втекающий ток невозможен. Видимо потому, что для него нет пути тока. Т.е. - нет никаких диодов. Либо он не допустим в принципе никакой (хоть 1мкА).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

×
×
  • Create New...