基于NUCLEO板的电源原理图及设计电路

概述

ST的NUCLEO板的设计文件是开源的，所以很容易在官网找到NUCLEO板的原理图及PCB布线图。ST绘图使用的EDA软件是国内比较常见的Altium Designer。官网提供的工程文件名是MB1136C_schematic_layout，该图纸使用的MCU是LQFP64的封装形式，适用于全部现有的NUCLEO板系列。

打开下载的文件，可以看到文件夹目录下共包含8个文件，其中：MB1136.PrjPCB是Altium Designer的工程文件；MB1136.SchDoc是NUCLEO板整体设计的原理图及电源电路；MCU_64.SchDoc是MCU部分的设计原理图；Connectors.SchDoc是NUCLEO板的对外接口部分的设计原理图文件；ST_LINK_V2-1.SCHDOC是板载的编程器/调试器ST_LINK_V2-1的原理图；MB1136.PcbDoc是NUCLEO的PCB布线图；MB1136.SCHLIB是工程使用的元件库；MB1136.pdf是原理图的PDF版本。可以看出ST的NUCLEO板提供的资料挺全的。

NUCLEO的原理图采用的是自上而下的层次图设计的方式，MB1136.SchDoc是层次图设计中的模块连接结构图，该原理图中放置着U_MCU_64、U_Connectors和U_ST_LINK_V2-1三个电路方块图，分别对应着MCU_64.SchDoc、Connectors.SchDoc和ST_LINK_V2-1.SCHDOC三个原理图文件。

NUCLEO板的电源设计

NUCLEO板的电源部分的原理图设计电路位于MB1136.SchDoc文件中。原理图如下：

在NUCLEO用户手册UM1724的5.3 电源供电和电源选择章节中提到“电源供电可以由PC主机通过USB电缆提供，也可以外部电源CN6或者CN7的电源引脚VIN（7V-12V），E5V（5V）或+3V3提供”，下面根据原理图依次介绍：

■从USB接口U5V接入电源

STM32 NUCLEO核心板和扩展板的所有部件都可以由ST-LINK的USB连接端口CN1（U5V或VBUS）供电。当JP5的引脚1与引脚2之间的跳线短接时，U5V与+5V的网络连接，NUCLEO板由USB提供的电源（U5V）供电。

这里应当注意，如果NUCLEO板由USB充电器供电，这时因为没有USB枚举过程，所以LD3指示灯将会永久处于灭状态，而且目标MCU未通电。正常情况下，USB枚举成功后，ST-LINK发出一个信号，使能PWR_ENn（低电平有效）。PWR_ENn控制P沟道的MOS管T2（STS7PF30L）导通，U5V才会与+5V相连。

STS7PF30L的门限电压Vgs在1V-2.5V之间，典型值是1.6V，能够提供7A的Id电流，而且在导通时，DS之间的电阻Rds非常小。具体参数可以参考STS7PF30L的数据手册。

■外接电源输入：VIN和EV5

电源VIN连接着CN6的8脚CN7的24脚，通过低压差线性稳压器U3（LD1117S50TR）输出恒定的电压5V，当JP5的引脚2与引脚3之间的跳线短接时，NUCLEO板由外部输入电源供电。LD1117S50TR最大支持输出800mA的电流，具体的电气参数如下：

电源EV5连接CN7的6脚，与+5V直接相连。EV5与U3之间有一个二极管D4，防止电流倒灌至U3，引起U3损坏。

以上的两种外部电源输入都会通过U4（LD39050PU33R）转换成+3.3V，通过JP6连接至VDD，向NUCLEO的MCU部分供电。
编辑：hfy