[jcxz 210]

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: 

[eddddy 14]

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

[Arlleex 157]

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

 

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.

[jcxz 210]

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:

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

[Arlleex 157]

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

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

[jcxz 210]

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:

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

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.

[dimka76 45]

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.

[jcxz 210]

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.....

[eddddy 14]

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

 

[Arlleex 157]

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

 

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

[jcxz 210]

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:

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.

[Arlleex 157]

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.

[jcxz 210]

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.

[eddddy 14]

4 минуты назад, jcxz сказал:

 

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

 

[jcxz 210]

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).