Перейти к содержанию

Вывод VCAP

Ядро быстрого микроконтроллера питается не от 3,3 В, а от внутреннего стабилизатора на 1,2–1,8 В. Его выход выведен на отдельные выводы VCAP, и без правильного конденсатора на них микроконтроллер работает неустойчиво или не стартует вовсе.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

VCAP — вывод микроконтроллера, к которому подключают конденсатор встроенного стабилизатора напряжения ядра. Внешнее питание быстрых микроконтроллеров — 1,8–3,6 В, а логика ядра, памяти и периферии работает от более низкого напряжения, которое делает линейный стабилизатор внутри кристалла. Его выход выведен наружу только ради конденсатора: без внешней ёмкости стабилизатор неустойчив. Сам вывод VCAP — не вход питания.

STM32F4

У STM32F405/407 встроенный стабилизатор питает всю цифровую часть, кроме резервного домена и схем режима Standby; его выходное напряжение — около 1,2 В (RM0090, разд. 5.1.3). Для конденсаторов предназначены выводы VCAP_1 и VCAP_2. На схеме питания в RM0090 (рис. 9) на них стоят 2 × 2,2 мкФ, а на выводах VDD — 15 × 100 нФ и один 4,7 мкФ. STM32F405/407, по тексту руководства, нужен один или два внешних конденсатора на один или два вывода; у STM32F42x/43x — всегда два. Сколько их ставить у конкретного кристалла, берут из его даташита.

Стабилизатор работает в трёх режимах:

РежимЧто делает стабилизатор
Runполная мощность; выход можно масштабировать битом VOS в регистре PWR_CR
Stopосновной или маломощный стабилизатор, регистры и SRAM сохраняются
Standbyвыключен, регистры и SRAM теряются

Включение и выключение самого стабилизатора у STM32F4 задают не программой, а подключением отдельных выводов к VSS или VDD; какие это выводы, зависит от корпуса.

PIC32MX

У PIC32MX1xx/2xx ядро питается от 1,8 В, которое делает встроенный стабилизатор (DS60001168L, разд. 27.3). Требования к конденсатору здесь подробнее:

  • ёмкость CEFC от 8 мкФ, типично 10 мкФ;
  • малое ESR: в таблице DC-характеристик — 1 Ом, в разделе 2.3.1 и на рис. 2-1 — не выше 3 Ом от −40 до 125 °C, при расхождении берут более строгое значение;
  • керамика или тантал на напряжение не ниже 6 В, алюминиевые электролитические конденсаторы не применять;
  • конденсатор — как можно ближе к выводу VCAP;
  • VCAP нельзя соединять с VDD.

Типичные ошибки

  • VCAP перепутан с VDD. На плате, где все выводы питания соединили с 3,3 В по привычке, ядро получает напряжение не своего домена. Даташит PIC32MX прямо запрещает такое соединение.
  • Конденсатор далеко или на тонкой дорожке. Индуктивность подводки ухудшает устойчивость стабилизатора; правила те же, что для блокировочных конденсаторов.
  • Керамика без учёта смещения. Номинал на корпусе — ёмкость без напряжения, а под рабочим напряжением ёмкость керамического конденсатора меньше; это падение от постоянного смещения сверяют с графиком производителя.

Где у конкретного STM32F4 стоят VCAP_1 и VCAP_2, смотрят на странице STM32F4 и в даташите корпуса.

Частые вопросы

Можно ли не ставить конденсатор на VCAP?

Нет. Конденсатор — часть встроенного стабилизатора ядра: для PIC32MX Microchip прямо пишет, что он нужен для устойчивости стабилизатора (DS60001168L, разд. 2.3.1), у STM32F405/407 на схеме питания стоят 2 × 2,2 мкФ (RM0090, рис. 9). Без него стабилизатор неустойчив, и правильная работа ядра не гарантирована.

Можно ли соединить VCAP с питанием 3,3 В?

Нельзя: VCAP — выход стабилизатора, а не вход питания. Напряжение на нём около 1,2 В у STM32F4 и около 1,8 В у PIC32MX, и Microchip отдельно запрещает соединять VCAP с VDD. У STM32F4 стабилизатор можно выключить, но это делают специальными выводами по схеме из документации (RM0090, разд. 5.1.3), а не перемычкой на VCAP.

Какой конденсатор выбрать на VCAP?

Тот, что указан в даташите конкретного микроконтроллера, вместе с требованием к ESR. У PIC32MX это 8–10 мкФ, керамика или тантал, ESR не выше 3 Ом во всём диапазоне температур, алюминиевые электролиты запрещены. У керамики учитывают падение ёмкости от постоянного смещения, у тантала — его ESR на холоде.

Источники

  1. STMicroelectronics. RM0090 Reference manual STM32F405/415, STM32F407/417, STM32F427/437, STM32F429/439 (Rev 21, June 2024) — разд. 5.1: питание VDD 1,8–3,6 В, встроенный линейный стабилизатор даёт цифровое питание 1,2 В; рис. 9: на VCAP_1 и VCAP_2 — 2 × 2,2 мкФ, на VDD — 15 × 100 нФ + 1 × 4,7 мкФ, выводы BYPASS_REG и PDR_ON; разд. 5.1.3: стабилизатор питает всю цифровую часть, кроме резервного домена и схем Standby, выход около 1,2 В; для STM32F405/407 нужен один или два внешних конденсатора на VCAP_1 и VCAP_2, есть во всех корпусах; включение и выключение стабилизатора — подключением отдельных выводов к VSS или VDD, зависит от корпуса; режимы: Run (масштаб напряжения битом VOS в PWR_CR), Stop (основной или маломощный стабилизатор, содержимое регистров и SRAM сохраняется), Standby (стабилизатор выключен, регистры и SRAM теряются); разд. 5.1.4: у STM32F42x/43x нужны два конденсатора
  2. Microchip. PIC32MX1XX/2XX 28/36/44-pin Family Data Sheet (DS60001168L, 2019) — разд. 2.3.1: на VCAP нужен конденсатор с малым ESR (3 Ом) для устойчивости внутреннего стабилизатора; VCAP нельзя соединять с VDD; CEFC не меньше чем на 6 В, керамика или тантал; рис. 2-1: 10 мкФ, ESR ≤ 3 Ом от −40 до 125 °C, алюминиевые электролитические не применять; разд. 27.3 и рис. 27-1: типичное напряжение на VCAP 1,8 В, конденсатор как можно ближе к выводу; табл. DC-характеристик, параметр D321: CEFC от 8 мкФ, типично 10 мкФ, малое последовательное сопротивление (1 Ом)

Нашли ошибку?

Смотрите также