Блок питания - конструктор - шилд для Khadas VIM1 на STM32f030 из
 

Добрый день. Делаю очередной велосипед. А именно БД для khadas vim1.
Вдохновился другими проектами, но есть индивидуальные хотелки поэтому решил делать свое :)
Схему накидал пока что такую. От разных авторов взял разные идеи и решения и объединил все это по своему видению.
Так как скилл в разработке не сильно прокачан поэтому решил не разводить полностью схему с нуля а использовать так где это можно уже готовые решения.
Пояснение:
два электролита с3 с4 после диода призваны компенсировать просадку при прокрутке стартера.
d5 d6 это TVS диоды. Призваны защитить электронику если что то произойдет со стабилизаторами и на выход пойдет напряжение бортсети.
импульсники на mp1584en
q1 - полевик в sot23 корпусе для управления вентилятором.
pc817 - оптопара для управления khadas vim
gpio27 - 3.3в с хадаса - показывает что он не спит.
разъем btn - две кнопки. Назначение еще не придумал. Пины остались свободные решил развести их
1wire - температурный датчик ds18b20
fan2- выход на вентилятор
прошиваю через swd
sda scl - если памяти хватит подключу oled экран
Описание остальных ног и разъемов вроде понятно с их названия :)
В остальном схема в принципе типовая как у всех остальных.
не у всех деталей номиналы пока что еще проставлены.
Прошу совета у более опытных:
1. какого номинала выбрать TVS диоды? на 5.5 вольт или какое напряжение?
2. что еще стоит добавить\поменять для большей надежности?

Несколько рекомендаций от себя:
- смарт-ключ BTS716G заменить на BTS724G - он немного лучше по параметрам.
- питание контроллера сделать на отдельном DC-DC МР1584
- электролиты, как защита от просадки не работают (или будут не соизмеримы с размерами устройства). Лучше использовать управление от контроллера и делать задержку на отключение системы в 5-6 секунд (это и есть "защита от просадки" во время кручения стартером). Это вариант схемы подобного управления. Источник.
- DC-DC преобразователи на МР1584 для питания HUB-а и компа лучше "разводить" самостоятельно, с добавлением керамики, электролитов и необходимых (если есть желание) LC-фильтров. В "голом" виде от китайцев модули не работают по заявленным характеристикам (или существенно их дорабатывать с интеграцией на общую плату).
- как защиту питания всей системы рекомендую общее питание делать через мощный смарт-ключ, который уже в своём арсенале имеет весь необходимый защитный набор (если смотреть схему выше, то вместо Q1 IRF9310 ставить, как вариант BTS640S2) и "рубить" общее питание через отслеживание состояния смарт-ключа средствами контроллера. Обращаю внимание, что в схеме используется отслеживание напряжения на АКБ машины средствами супервизора KV1 и при снижение до 11,5V контроллер полностью отключает систему от бортового напряжения через основной смарт-ключ.
- если DC-DC преобразователи МР1584 будут сделаны "правильно", то и предохранители с TVS диодами не пригодятся. Но если стоит задача в дополнительной защите оборудования, то рекомендую использовать на выходе каждого преобразователя электронные предохранители, с настраиваемым порогом отключения нагрузки.

А ВИМ1 точно снимает 3.3В с гребенки во сне? Второй - точно нет.

skanch
Спасибо за советы, есть над чем еще подумать..
Alex15BV
Вроде как не снимает. Как раз и планируется мониторить это напряжение для определения состояния VIM1. Уснул он или нет. Помоему такая же логика работы и вашего БП и у DaveMF и у остальных. Если я не ошибаюсь конечно :)

Прислушался к некоторым советам :) Решил все таки попытаться развести стабилизатор с нуля, и использовать один. В хаб у меня будет подключаться только эпизодически внешний жесткий диск и флешка (для перекачивания фоток). В остальном USB потребителей не будет. По замерам Vim1 жрет до 0.8А. поэтому решил что DC-DC стаба на 4А будет выше крыши для всего.
Запчасти беру на LCSC потому выбирал из их ассортимента стабов.
Глаз упал на синхронник TPS54428. 4А, меньше обвязка.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps54428.pdf
Элементы 0805. Меньше паять пока что не решаюсь.
Дроссель VLS5045EX 3.3мкГН на 4.2А.
https://product.tdk.com/info/en/cata...s5045ex_en.pdf
Думаю должно хватить. Стаб старался развести по даташиту. но из за размера деталей вышли некоторые отклонения. Можете сказать не допустил ли я каких косяков? А то есть печальный опыт когда из за кривой разводки кварца не запускался STM32f103 от внешнего резонатора :)

Плата разведена не совсем верно. Преобразователь включится, но работать по заявленным характеристикам не будет. Вы смотрели только общий даташит, но есть другие документы у производителя. Здесь топология платы вашего преобразователя. Рекомендую взять её за основу, но доработать в плане увеличения количества конденсаторов на входе и выходе (керамику сочетать с электролитами). Выбору индуктора уделите особое внимание.

Можно поподробнее в чем моя разводка идет в разрез с даташитной, для моего понимания. По даташиту в приведенной схеме идет много элементов которые отмечены как "Not Installed". Как я понимаю они нужны для каких то специфичных условий работы, вроде когда входное напряжение почти равно выходному (тогда диод шоттки ставится), либо когда стаб расчитывается на низкое выходное напряжение.
0.1 керамика по входу тоже отмечена на схеме как Not Installed, но на разводке - присутствует.
Пока что вижу отличия моей разводки от эталонной
1. земляной полигон меньше и не закольцован
2. Земля до делителя, и SS кинута не полигоном а дорожкой
3. Из за того что земляной полигон не закольцован 5В для делителя у меня кинуто по верху, а в референсе из за закольцованности по низу.
4. Про индуктор. В референсе указывается на 11А. Я выбрал на 4.2А. Надо брать с двухкратным запасом?
5. Про конденсаторы сомневался. Думал вместо 2х по 22мкф постаить одну керамику на 47. Думаете все таки лучше несколько по 22 как в даташите?
6. 0.1мкф как я понимаю все таки лучше добавить на вход и на выход?

Рассказывать в подробностях о трассировке DC-DC преобразователя я не буду. Просто повторите плату Evaluation Module, увеличив размер для входных и выходных конденсаторов (для этого нужно просто продлить два полигона с каждой стороны). Плата четырёхслойная, два внутренних слоя для отвода тепла от микросхемы (радиатор). Можете сделать только два - верхний и нижний, но тогда заявленная мощность упадёт. Индуктор нужен, как минимум с двойным (хотя бы с полуторным) запасом по току насыщения. Конденсаторы рекомендую ставить парами: на вход 2 электролита по 100 мкФ на 25V, вплотную к ним (а лучше с обратной стороны платы прямо на выводы) две керамики по 0,1мкФ, 2 керамики по 22 мкФ на 50V (их, как можно ближе к ноге входа микросхемы), "плюс" 0,1 мкФ. На выход : 2 электролита по 1000 мкФ на 16V, две керамики по 0,1мкФ, 2 керамики по 22 мкФ на 50V до электролитов и столько же после.
Снимать напряжение нужно только в одной точке после всех конденсаторов.