STM32烧毁的原因

lg28702426 提问时间：2017-5-31 18:24 /

STM32烧毁的原因自己想搞过平衡车，于是参照网上的最小系统搞了个电路图，很简单就是最小系统。控制两个步进电机，步进电机驱动芯片是A4988，就是那种3D打印机常用的电机驱动。
电路分两块，一块是最小系统，一块是步进电机驱动插板及电源模块。最小系统采用的是网上买的转接板，100脚的转接板，芯片是STM32F103VBT6。最小系统很简单，就是加个晶振，两个电容。然后就是去耦电容。去耦电容焊在两个杜邦插脚上。其实要更简单是晶振都可以不要。板子背面加了滤波电容，找了两个胆电容焊上。第一次用胆电容，本来一看以为是画线那边是负极，因为觉得跟二极管一样，还有就是普通的电解电容也标记的是负极。不过还是上网查了下，才发现胆电容画线那边是正极。差点犯错爆掉。另外还加了个贴片二级管做指示灯。就这样上电,用ST-LINK V2,芯片很容易就读出来了。然后下载程序点灯，都OK。下载些网上的程序做各种实验一点问题都没有。最小系统是成功了。

然后是转接板了，用洞洞板，把网上买得1117-3.3v的电源模块焊上去。再加了电机驱动A4988的插座，以及最小系统的插座，还有网上买得MCU6050模块。然后是洞洞板飞线。飞线感觉好麻烦，好多线。电源采用的是普通12V开关电源。A4988驱动电机用12V。STM32用3.3V。

电源接入方式是采用5.5*2.1MM 电源座 DC-005，没有安装开关。然后下载程序。测试。电机转动正常。试了下平衡，有些问题。开始调试，不过突然间，就闻到一股焦糊味道。发现1117电源芯片烧了。取下1117芯片测量电源短路，再把最小系统取下来发现就不短路了。测了下最小系统电源正负极短路。原来STM32正负极短路了。 于是上网搜索，”STM32 短路”发现好多搜索结果，都是STM32容易烧成VCC和GND短路，包括意法半导体官方论坛都有这样的帖子。有的说要加EVD什么，有的说电源要加什么压敏电阻，或双向二极管，以及什么防静电焊接等等。网上搜索了几十篇帖子，都是电源短路，但是都没有说清楚原因。 我想是不是因为我的电源不好，于是在1117前面加了个7805芯片，先把电压降到5V，再降到3.3V。于是乎立马开始焊接，很快搞好，试机，OK。通电正常。 又开始测试平衡，心想这下没什么事了。可以没过多久，突然又出问题了。发现STM32又烧成电源短路。好心疼啊，上QQ群各种咨询，无果。还遇到共鸣，有的QQ好友也有这种情况。有的说A4988驱动需要光耦隔离等等意见，不过我发现我家的3D打印机，用的就是A4988驱动，与ARDUINO控制板IO都是直接连接并没有采用光耦隔离。想了很久都没有想出问题的所在，于是想是不是飞线太多，那里短路了。于是想自己画电路板。于是开始了漫长的画电路板之路，没有多少时间，慢慢学习。半年多了才慢慢画出了电路板。 电源模块 步进电机模块。 晶振模块 启动设置及指示灯模块

USB模块
MPU6050和蓝牙模块插座。

最小系统模块
步进电机模块设置了4个，这样以后不用平衡车后，还可以做其他用途。可以多驱动两个步进电机。
这是PCB.

OK一切搞定，找人帮忙制作了PCB双面板。手工制作的双面板，过孔都是用电阻引线焊接的。
PCB正面。

PCB背面。
焊好原件，心里之爽啊。这下可以好好玩一下了。
这是我的平衡车，用两个35步进电机做的。平衡车支架是用3D打印机打的。网上有支架卖，但是有点小贵，还好家里有3D打印机自己DIY一个吧。
好一切组装到位OK,平衡车终于稳稳的站起来。不过程序不是自己编的，什么PID驱动不是很懂。只是把IO端口给改过来就OK了。
可是好景不长，没多久，STM32又短路了。还把78M05电源芯片都烧了。感觉好困难啊，是不是不太专业的原因啊！又是上网搜索答案,QQ群里请教，还是没有找到真正原因。QQ群里面还有的人说已经烧了100多片STM32了。很恼火。网上搜很久都没有找到解决方案。烧了4片STM32后，我再也不敢试了，反复的想原因。
在未焊接STM32芯片的情况下用万用表测得5V,及3.3V的电源输出都很正常。还好家里买了台示波器，还是拿示波器先看看什么原因嘛。接上示波器一看吓一跳。原来在刚插上电源瞬间，又很高电压。瞬间的波动一下就没有了。大喜，以为找到原因了。是这个电源不好，另外又换了几个电源，都是这个情况。有点茫然了。
然后又到面包板电源上去实验，发现插上的瞬间也有这个情况。不过面包板电源有个开关，我关掉开关，再打开开关却没有瞬间的电源波动。按动开关和插拔插头，得到的是不同结果，于是仔细研究插头结构，发现这种DC-005插头每次插拔的时候是先接触到正极，再接触到负极。恍然大悟。一定要先接通负极再接正极。
接下来采取了三个措施防止STM32烧毁，1.在电源正极处加一个开关。2.在STM32与12V驱动模块连接IO口上加一个1K电阻。3.在STM32正极电源处加一个150mA的自恢复保险。（应为芯片规格书上说STM32最大电流150mA）。
然后把STM32芯片焊上去，开始试验。就再也没有烧毁STM32。也不知道上面三种方案的那种起了作用。
最后偶然看到一篇文章“闩锁效应”，才知道真正原因是闩锁效应，是CMOS工艺所特有的寄生效应，严重会导致电路的失效，甚至烧毁芯片。闩锁效应是由NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成的n-p-n-p结构产生的，当其中一个三极管正偏时，就会构成正反馈形成闩锁。
要真正解决“闩锁效应”当系统由几个电源分别供电时，开关要按下列顺序：开启时，先开启COMS电路的电源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时，先关闭输入信号和负载的电源，再关闭COMS电路的电源。所有以前单电源5V供电就从来没烧过芯片。但是要满足这种开关顺序也是很麻烦，要用两个开关，而且不小心开关顺序出错还得烧毁芯片。
于是自行设计了个，双电源，高电压延迟通电电路。如图，当上电时用一个PMOS开关控制电源12V关闭。等到7805稳定输出电压后，给电容C5充电，然后Q4,三极管导通，带动Q3 PMOS导通，满足了先开信号电源，后开高压动力电源的要求。关闭时没有想到更好的办法就采用电容延迟的方法。关闭12V电源后高压侧的电容小，低压侧采用大容量电容器。所以就是先关闭了高压电源，低压侧由于电容储电量大，延迟一会儿再断开电源。于是彻底解决了困扰多年的STM32烧毁问题。（注：根据网上查询资料，讨论STM32烧毁的帖子，最早是在2010年）