UART 引脚连接到未供电的 MCU?

电器工程 微控制器 力量 UART
2022-01-29 01:14:52

我正在使用带有 MCU 的 USB-UART IC,它由电池供电。

USB-UART IC 由 USB 连接器供电,而不是由电池供电,因此我无需在每次开关时打开控制台。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

编辑:我没有在图中画出来,但是 IC 有一个内部 3.3V 稳压器,当开关打开时,每个 VDD 都处于 3.3V 电平。

现在我担心USB何时插入并且开关仍然关闭。

MCU 文档说每个输入引脚的最大额定值为 VDD + 0.3,当 MCU 未通电时为 0.3 V。

如果 USB-UART 侧的 TX/RX 对变为高电平,是否会破坏 MCU 侧的引脚?

如果是这样,我在 TX/RX 对之间需要什么?

4个回答

这取决于 MCU,但在大多数情况下,它会为 MCU 供电,并可能通过 MCU 为电路板的其余部分供电。MCU 将尝试运行,并做一些奇怪的事情。你的董事会会做更奇怪的事情。如果您的电路板消耗了足够的电流,则会损坏 MCU 上的该引脚。

您需要安排 UART 信号在 MCU 关闭时保持在 0V。如果您使用的 UART 芯片(或 UART)没有启用引脚(我使用过的 USB UART 芯片可以完全按照您描述的情况进行配置),然后将 UART 输出与微处理器的 VCC。

解决方案可能很简单,就像 USB-UART 的 TX 引脚(漏极)和 MCU 的 RX 引脚(源极)之间的 NMOS,栅极连接到 MCU VDD。

这意味着 USB-UART 只能驱动高达 3.3 V 减去晶体管的阈值电压。您必须检查这是否仍然足以满足您的 MCU 的 V_IH。

我对涉及由 VBUS (间接)供电的逻辑门的解决方案持怀疑态度。只要逻辑门将 MCU 输入驱动为高电平,MCU VCC 就可能不会下降到足以关闭 TX 驱动器的程度。使用 NMOS 解决方案,TX 引脚只能被驱动到低于 VCC 的电压,使得这种反馈是不可能的。

顺便说一句,您还应该考虑相反的方向:如果 MCU 已通电,但 USB-UART 未通电,您需要确保不会意外为 USB-UART 供电,从而耗尽您的电池比您预期的要快。一个纯软件的解决方案应该足够了。

我有一个完全不同的解决方案,但是,这取决于您使用的 USB 芯片。

其中一些具有不同的 VBUS 和 VCCIO。在这种情况下,您也许可以与 uC 一起为该芯片的 IO 部分供电。

简单的解决方案是在 I/O 引脚之间放置一些电阻。这将限制流入引脚的电流,因此收发器无法为 uC 供电。电阻值是限制芯片间带宽和限制电流之间的平衡。

逻辑缓冲器由 USB 供电,但输出由 uC 启用。这与另一个答案的收发器输出使能相同。

将 uC 连接到计算机时关闭它有什么好处吗?如果没有,您可以使用 5 V USB 电源为 uC 供电。这样做的方法是:

  1. 当电池电源关闭时选择 USB 电源的 SPDT 开关。替换电路图中的 SPST 开关。
  2. 由 uC 控制的二极管、二极管、理想二极管集成电路或 MOSFET,以在可用时选择 USB 电源。现在您需要考虑关闭电池开关并连接 USB 时会发生什么。不受控制的电池更换很少是一件好事。