你的浏览器版本过低,可能导致网站不能正常访问!
为了你能正常使用网站功能,请使用这些浏览器。

【经验分享】与 PDR_ON 有关的一种异常现象及分析

[复制链接]
STMCU小助手 发布时间:2022-2-17 20:26
背景知识, i6 N) M8 J, G0 ]( r6 F& Z
一些 STM32 产品能够使能/失能内部电源监视器,通过 PDR_ON 引脚电平进行控制实现。PDR_ON 引脚电平为低时,内部电源监视器关闭;当 PDR_ON 引脚电平为高时,内部电源监视器使能。
- B# O$ y, g+ F: g, h内部电源监视器影响的功能包括:POR(上电复位)、PDR(掉电复位)、BOR(欠压复位)、PVD(可编程电位检测)、VBAT功能。其中,VBAT功能包括:维持后备寄存器/存储器,为 RTC、LSE 振荡器提供后备供电和维持其在掉电时工作。
" _4 ?% G6 w0 n; k3 N. P在使用低电压电源供电的低功耗应用中,当 VDD 低至接近最低供电范围时,PDR_ON 管脚需要进行合理配置。(一般VDD 在 1.7V~1.9V 之间,则需要考虑到 PDR_ON 功能(通过拉低 PDR_ON 管脚关闭内部电源监视器);如果 VDD 一定不低于 1.8V,则可 PDR_ON 拉高,不考虑关闭内部电源管理器)。PDR_ON 拉低时,内部电源管理器关闭,POR 和 PDR 功能停止工作,避免由于供电低于或者在 POR/PDR 阈值范围的电源波动而引起 POR/PDR 复位。6 f" R, A# L0 l& u
如下电气参数表,摘自 DS11189(STM32F469xx)。当 VDD 较低时,在 VDD 纹波下,可能出现满足 POR/PDR 的触% u* `! J$ D' R( E! N2 i
发条件。 例如 1.8V 供电,纹波在 60mV,则 VDD 供电在 1.74~1.86V 之间波动,反复出现 POR/PDR,这种情况就一定要考
7 `* Z9 K* M! d5 T" L  i: V虑 PDR_ON 功能,将其下拉,关闭内部电源管理器。' I  a2 M) V. W* C' ^
PDR_ON 拉低时,内部电源管理器失能,需要添加外部电源管理器。具体实现电路可参考 AN4488。! n# B; R4 L" C% p6 W4 B. \
注:仅在具有 PDR_ON 引脚封装的 STM32 产品才能关闭电源监视器。没有 PDR_ON 功能的 STM32,默认使用内部电源监视器工作。
" b. J8 N8 A; a2 h
0 U; A$ y. L/ S. O6 H$ w- v" i" v2 E

' D5 Z6 _8 [9 }' t: j
异常现象描述
* u5 o1 D; R/ A" W/ @2 }客户应用中,采用的电源为 1.86V 左右。根据上述分析,客户考虑到 VDD 波动低至 1.8V(更准确来说,对应 PDR 域的最大值 1.76V)的情况。将 PDR_ON 引脚下拉,关闭了内部电源管理器。& s$ I6 S& z7 L8 C
在压力测试环节,发现设备快速掉电重启时,MCU 工作异常。异常后,即使通过热重启,MCU 无法恢复工作,只能通过冷重启使其恢复。 如果设备掉电重启间隔时间长,则不存在这种问题。
# ?- e. ^! g. C+ S$ T/ l- X* K) B, N

" @  @. k' u7 N# J  }" p原因分析
  a& \7 D: M" K8 [! I0 S+ q( V9 g在展开分析时,先看一下采用电路的示意图,如下。; f  m6 _1 y" J( R

' s# p7 F+ c) L' r& W0 l1 {- o! x# ? 7(6P8LUO5$H2X$H0W8878G8.png - g) [4 d8 _9 Y& _2 S7 S
8 z7 c1 G0 X( `- K+ v& g, M
其中,PDR_ON 采用下拉形式,根据上面介绍,内部电源管理器失能(内部的 POR/PDR 功能关闭)。
4 E+ g" O; ^- r1 m  B; K+ Z
( ?& N( K) m- c' m I@L$A9MF(RQU1RV%3~(8X1K.png
1 ?) A. H- {" @+ I& q; Q/ v- O" a9 g2 H/ f7 P
上图为 NRST 部分电路示意图,外部 NRST 引脚外接了 100nF 电容,与内部上拉电阻组成阻容电路,上电和下电时VDD 和 NRST 信号如下图所示。在上电过程中,VDD 有效时,NRST 依然处于使能状态(低电位),起到了上电复位效果。但是能够看出,这种电路实现不会达到快速掉电复位效果。
8 \/ g+ U$ ~) @6 z/ T" b1 K5 Y) [/ h! t+ O# L
TMHD508G0~FCQQ9HMOQI~UQ.png % A* `0 |$ B# O: _1 ~3 I7 s# h
8 Y- |5 g$ M& v" X5 i6 h
经过与客户沟通,应用中存在掉电重启间隔非常短的情况。同时,由于 VDD 耦合电容的存在,VDD 掉电同样是一个放电过程,存在如下波形图。
. K7 R4 F7 P4 T2 w3 A, ~* |1 T6 j2 ~' o; x4 h" D
4UUXH0GTFP}JU@FU_76J078.png
7 F2 b: N9 W! g* ]0 ?! @; y" E, }1 i6 ?! I$ [& L; f
图中红框内,VDD 电压已经下降到远低于 MCU 的正常供电范围(1.7~3.6V)。但是由于缺乏 PDR,尽管 NRST 也在下降,但总体仍然处于非激活状态(高电位)。这会导致 MCU 运行在非正常供电下,甚至是 VDD 很低的情况下工作,而这种情况在产品的数据表中明确表示,运行在工作范围外,MCU 无法正常工作。而红色部分,就是由于 MCU 工作已经异常,所以在再次上电时,MCU 已经无法正常工作, tRSTTEMPO部分也无法正常生效(tRSTTEMPO 对应部分如下图介绍)。
' J/ [0 k+ }4 H: N9 ~$ a  Z: ~1 c掉电重启间隔时间长,VDD 放电充分,即使 MCU 工作异常,在充分掉电后,MCU 也完全停止工作。再次上电时,则不会受到影响。: R/ d0 `$ R% _9 Z- d
根据分析,异常出现的原因:在低电压供电需求下,关闭内部电源管理器时,并没有在外部增加电源管理单元实现类似功能。使 MCU 在极低供电电压下依然工作,引发 MCU 工作异常。
9 g) b7 m5 u/ S! U6 {+ A$ t0 Y( Z, a* o
9WLS$E%GOD@I@A)TATRE~Q1.png 3 b! ^6 P: m( I+ P; L

) U: c  N8 B4 a# {9 v: i注:经过实测,STM32F469 内部电源管理器的关闭,并不影响上图中 tRSTTEMPO 部分的功能。2 h, u1 H2 Z9 d2 M4 D
% |; [* i8 Y# [% ^# i
总结及建议
% Y' U- K! q# d  i, s( p
MCU 电源电路相对简单。但是在实际开发中,建议完全参考数据手册和《Getting started with xxxx MCU hardware development》中电源部分设计,避免由于对 ST MCU 不熟悉引发的硬件设计问题。
3 l2 Y( v* C) F& `! y具体到关闭内部电源管理器的设计,在上述文档中,同样有详细描述(包含了电路设计建议和对应波形情况)。
. H; L: t/ C0 M9 h. ^
# R( f9 a$ K/ k+ v
KTG%W}OCA6M{D(F`0Y5B{FE.png
赞 收藏 评论0 发布时间:2022-2-17 20:26

举报

0个回答

所属标签

相似技术帖

官网相关资源

关于
我们是谁
投资者关系
意法半导体可持续发展举措
创新与技术
意法半导体官网
联系我们
联系ST分支机构
寻找销售人员和分销渠道
社区
媒体中心
活动与培训
隐私策略
隐私策略
Cookies管理
行使您的权利
官方最新发布
人形机器人运动控制、感知与智能配电
半导体创新技术与应用方向
EE架构与软件定义汽车
12V/48V 汽车智能配电(SPD)
区域控制单元(ZCU)与分区架构
关注我们
st-img 微信公众号
st-img 手机版