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防烧电脑主板!调试接口保护电路|宇的开源#Y1

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简介

通过一个简单的电路,实现接口供电的单向隔离。保证接口连接电脑时,不会烧毁电脑主板USB接口以及调试器。

简介:通过一个简单的电路,实现接口供电的单向隔离。保证接口连接电脑时,不会烧毁电脑主板USB接口以及调试器。

开源协议

GPL 3.0

创建时间:2025-12-23 17:20:34更新时间:2025-12-25 11:01:34

描述

一、功能介绍

通过一个简单的电路,实现接口供电的单向隔离。保证接口连接电脑时,不会烧毁电脑主板USB接口以及调试器。
  1. 防倒灌功能
在连接ST Link或其他调试器在PCB上进行调试时,如果PCB有其他的供电方式,有可能会导致外部供电从调试接口倒灌至调试器,导致调试器烧毁或电脑USB接口烧毁。
  1. 缓启动功能
假设调试接口连接在PCB的VCC网络,然后PCB上的VCC网络电容较大,会导致在调试器给PCB上电的一瞬间电流非常大,会导致调试器过流保护重启或者直接断电。此时通过缓启动电路可以有效的避免该问题,保证调试接口供电的稳定。

二、电路设计

在调试接口保护电路中,使用一个二极管D1实现防倒灌功能。二极管只能单向导通,所以如果+5V网络中存在高电压,无法逆向通过二极管烧毁调试器,从而实现保护。同时在我的设计中,MCU使用LDO将5V降压到3.3V供电,所以+5V的网络即使电平经过二极管的压降后实际电平略低于5V也没有太大影响。如果5V网络需要足够的供电,就需要使用外部供电。
电感的作用是阻止上电瞬间的电流突变,实现缓启动的效果。在下方的应用示例中,+5V网络存在较大的电容,如果没有缓启动功能,会导致在上电瞬间电流过大,使调试器过流保护重启。
电阻和电容的作用是为了抑制电感可能产生的震荡。如果没有电阻和电容产生阻尼,电感在电流突变后容易产生震荡,导致+5V网络在上电后的一小段时间内电平波动严重,可能影响后续的设备启动。

三、应用示例

下面这个原理图是我的电动滑板电调板的原理图。 
电动滑板B站视频链接:https://www.bilibili.com/video/BV1cr2sBsEsF/
电动滑板-电调板原理图
在这个电路中,由于MCU的debug接口使用了5V的供电,然后在12V-5V降压模块中5V网络有较大的电容,导致在使用debug接口给PCB供电时,会在上电瞬间触发ST Link的过流保护,必须重启ST Link才能正常通信。使用该调试接口保护电路后可以避免该问题。
当这块PCB使用外部的36V供电时,5V网络由12V-5V降压模块提供电平。此时如果连接调试器,由于调试器的5V略低于降压模块提供的5V电压(即调试器提供的5V实际只有4.9V,而12V-5V降压模块提供的5V实测有5.1V),这就导致电流会倒灌至调试器,短时间调试器就会严重发热,然后烧毁。如果调试器的安全性更低还可能烧毁电脑主板。添加了该调试接口保护电路后,由于二极管的存在,更高的电压无法倒灌至调试器,从而保护调试器与电脑的安全。

四、工程文件与元件选型

  • 该工程中的元件均来自于立创商城,可以直接在工程中查看C开头编号即可下单元件。
  • 工程文件为epro文件。区别于eprj文件,epro文件需要使用嘉立创EDA专业版开始页中的“导入专业版”功能打开,不能直接双击打开该文件。也可以在立创开源硬件平台在线查看工程。
  • 工程文件仅包含原理图,在您自行设计的电路中,可以在调试接口添加该电路。
位号
元件
立创商城C号
C1
1uF 0603 电容
C15849
R1
1Ω 0805 电阻
C25271
D1
1N4148W 二极管
C81598
U1
4.7uH 贴片功率电感
C5832360
U2
WAFER-MX1.25-4PZZ
C3029397
U1电感在选型时需满足额定电流大于500mA即可,因为大多数调试器使用的USB接口的最大输出电流只有500mA。
U2为MX1.25端子座,可自行更换为2.54排针。
 

开源协议:
  1. 本开源仅供学习,个人可使用该开源进行使用,可以将该设计应用于您自己的项目中。如果在使用时能标明出处就更好啦(比如说在您的项目致谢中提到我)。
  2. 不接受任何形式的商用。不允许直接将我的工程原封不动进行商用制造与售卖。如需商用请与我联系。
  3. 该开源文档以及设计思路等教学内容不允许转载。若需转载,必须醒目标注原作者(守辰宇)、文章出处、该文档的链接。若发现未经允许的转载将严格追责,建议转载前先与我联系确认转载形式是否被允许。

设计图

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