原创 STM32F3参考设计BOM表及元器件参数选型

 2022-1-11 11:21  7528 15 8 分类: 电源/新能源文集: 方案

STM32F3xx系列是高集成和易于开发的32位MCU，具有实时功能、数字信号处理、低功耗与低电压操作特性，可广泛用于消费、医疗、便携式健身、系统监控与测量的实际应用。

STM32F3xx系列整合了带有DSP与FPU指令、工作频率为72MHz的32位ARM Cortex-M4内核、高级模拟外设以及嵌入式Flash和SRAM存储器。由于集成了高效的电源结构和多种功耗模式，STM32F3xx降低了应用级功耗并简化了应用设计。

1. 电源方案

STM32F3xxxx器件集实时功能、数字信号处理和低电压操作、高度集成的模拟外设于一身，具有优化的电源结构和多种供电方案。

图1. STM32F3xxxx器件供电方案

• VDD = 2.0-3.6V：I/O和内部调压器的外部电源，通过VDD引脚从外部提供。

• VDDA = 2.0-3.6V：ADC/DAC、比较器、复位块、RC、PLL的外部模拟供电（在STM32F30x中，当使用OPAMP和DAC时，施加于VDDA的最低电压为2.4V。在STM32F37x中，当使用ADC和DAC时，施加于VDDA的最低电压为2.4V）。VDDA电平必须一直大于等于VDD电平，且必须首先提供。

• VBAT = 1.65-3.6V：当VDD不存在时，作为RTC、32kHz外部时钟振荡器和备份寄存器的电源（通过电源开关供电）。

• VDDSD12= 2.2-3.6V：SDADC1/2、PB2、PB10、PE7至PE15 I/O引脚的外部供电（I/O引脚接地内部连接于VSS）。VDDSD12必须一直小于等于VDDA。若VDDSD12未使用，则必须连接到VDDA。

• VDDSD3= 2.2-3.6V：SDADC3、PB14至PB15、PD8至PD15 I/O引脚的外部供电（I/O引脚接地内部连接于VSS）。VDDSD3必须一直小于等于VDDA。若VDDSD3未使用，则必须连接到VDDA。

高速外部时钟信号（HSE）OSC时钟有2个时钟源：HSE外部晶振 / 陶瓷谐振器，HSE用户外部时钟。

（1）独立模拟电源

为了提高转换精度、扩展供电的灵活性，模拟域配有独立电源，以单独滤波并屏蔽PCB上的噪声。

• ADC和DAC电源电压从单独的VDDA引脚输入。

• VSSA引脚提供独立的电源接地连接。

VDDA供电可大于等于VDD。这使得VDD在保持为低的同时仍可为模拟块提供全部性能。

当使用单供电时，VDDA可外部连接至VDD，为得到无噪声的VDDA，需通过外部滤波电路。当VDDA不等于DD时，VDDA必须一直大于等于VDD。在开机/关机期间，为在VDDA和VDD之间保持安全的电位差，可在VDD和VDDA之间使用外部肖特基二极管。

（2）电池备份

要在VDD关闭后保留备份寄存器的内容，可以将VBAT引脚连接到通过电池或其它电源供电的可选备用电压。

VBAT引脚还为RTC单元供电，因此即使当主数字供电（VDD）关闭时RTC也能工作。

VBAT电源的开关由复位模块中内置的掉电复位（PDR）电路进行控制。

若应用中没有使用外部电池，则强烈建议将VBAT外部连至VDD。

（3）调压器

此调压器在复位后始终处于使能状态。根据应用模式的不同，可采用三种不同的模式工作：

• 运行模式：调压器为1.8V域（内核、存储器和数字外设）提供全功率。

• 停止模式：调压器为1.8V域提供低功率，保留寄存器和内部SRAM中的内容。

• 待机模式：调压器关。除待机电路和备份域外，寄存器和SRAM的内容都将丢失。这包括下列特性，可通过对单个控制位编程对其选择：

– 独立的看门狗 (IWDG)：IWDG通过写入其密钥寄存器或使用硬件选项来启动。而且一旦启动便无法停止，除非复位。

– 实时时钟 (RTC)：通过备份域控制寄存器 (RCC_BDCR) 中的RTCEN位进行配置。

– 内部RC振荡器 (LSI)：通过控制 / 状态寄存器 (RCC_CSR) 中的 LSION位进行配置。

– 外部32.768kHz振荡器 (LSE)：通过备份域控制寄存器 (RCC_BDCR) 中的LSEON位进行配置。

2. 设计参考

由于技术原因，最好使用多层印刷电路板（PCB），一层专用于接地（VSS），另一层专用于VDD供电。这提供了不错的去耦和屏蔽效果。

图2. STM32F30x微控制器参考原理图

很多应用由于经济原因无法使用这种板。在这种情况下，主要要求就是要确保接地和供电有良好的结构。

（1）元件位置及参数

PCB的初始布局必须使单独的电路具有高电流电路、低电压电路、数字元件电路，以及根据电路的EMI特点分离的电路。这有助于降低PCB上引起噪声的交叉耦合，相关元器件参数参考下表。

STM32F3xx系列MCU外围元器件参考

STM32F3xx原始BOM
元件	缩写	数量	注释
MCU	STM32F303VCT/ STM32F358VCT6 STM32F373VCT6/ STM32F378VCT6	1	100引脚封装
电容	100nF	4代表STM32F303，3代表STM32F373/378	陶瓷电容(去耦电容)
电容	4.7μF	1	陶瓷电容(去耦电容)
电阳	390Ω	1	用于HSE:值取决于晶振特性。此值仅为典型举例。
电阻	0Ω	1	用于LSE:值取决于晶振特性。此电阻值仅为典型举例。
电阻	10KΩ	4	用于JTAG和自举模式的上拉和下拉电阻。
电容	100nF	3	用于RESET按钮，VDDA和VREF+的陶瓷电容。
电容	1μF	2	用于VDDA和VREF+。
电容	100nF	3	用于VDDSDx和VREFSD+的陶瓷电容(仅STM32F37x)
电容	1μF	3	用于VDDSDx和VREFSD+(仅STM32F37x)
电容	10pF	2	用于LSE：值取决于晶振特性。
电容	20pF	2	用于HSE：值取决于晶振特性。
石英	8MHz	1	用于HSE
石英	32kHz	1	用于LSE
嵌入式	3V3	1	若应用中没有使用外部电池,则建议将VBAT外部连至VDD
开关		1	用于选择正确的自举模式。
按钮	B1	1	用作复位按钮
JTAG连接器		1	用于MCU编程/调试