¿Por qué poner una resistencia de 10k entre VUSB y GND?

Question

Hace poco me encontré con Otra Baratija RP2040 (la Escarabajo RP2040 .) En su esquema vinculado algo me llamó la atención:

Es R10 abajo - una resistencia de 10k directamente entre VUSB y GND . No se me ocurre una razón por la que querrías que estuviera allí.

Yo mismo he construido varios dispositivos de microcontroladores alimentados por USB y nunca he incluido esta función. ¿Es algo que debería haber hecho, o el diseñador se equivocó? ¿Alguna idea?

Mis reflexiones sobre el tema:

• Normalmente esperaría algo así en paralelo con algunos condensadores que querrías descargar, pero los condensadores están todos en los carriles de 5V/3.3V y el diodo evita que R10 los drene.
• Si estuviera haciendo las veces de fusible, esperaría que estuviera en serie con el diodo de protección, no atando la alimentación a tierra.
• Sólo son unos 0,5mA de gasto permanente, pero sigue siendo más de lo que consume el propio RP2040 en modo de reposo.
• El conector es USB-C, pero no conozco ninguna directriz USB que diga que los aparatos deben poner una resistencia entre VUSB y GND.
• Mirando el esquema de la placa oficial de Pico Hay un GPIO conectado al VUSB a través de un divisor pulldown de 5k/10k, presumiblemente para detectar cuando la placa se alimenta por USB. Tal vez este diseñador miró esto y asumió que el pulldown era necesario incluso sin el GPIO?

Answer 1

Puede parecer inútil, pero no lo es.

El nodo de 5V en la entrada del regulador va a una almohadilla IO que puede ser utilizada tanto como entrada como salida.

Como salida se puede utilizar para alimentar dispositivos externos desde el USB.

Como entrada, se puede utilizar para alimentar el dispositivo desde una fuente de alimentación externa de 5V, por lo que no es necesario el USB para alimentarlo.

Cuando el dispositivo se alimenta externamente, hay un diodo D1 que impide la retroalimentación de la alimentación externa al PC a través del USB.

Excepto que el diodo es un diodo Schottky, y aunque los diodos Schottky tienen una mayor eficiencia debido a la menor tensión en la dirección de polarización hacia adelante, tienen una corriente de fuga inversa mucho mayor que los diodos estándar.

Esto significa que si alimentas 5V externamente para alimentar el dispositivo, y mides el voltaje VBUS del USB con un multímetro, leerá aproximadamente 5V, porque el multímetro es un dispositivo de entrada de muy alta impedancia. Si se mide con un osciloscopio que tiene una impedancia de entrada de 1Mohm, mediría mucho menos voltaje porque la medición carga más el diodo.

Normalmente, unos pocos cientos de nanoamperios no son un gran problema, pero en el USB-C, podría serlo. Las especificaciones del USB exigen que el host USB compruebe que el voltaje VBUS se acerque a cero de forma segura antes de que se enciendan los 5V. Debido a la alta impedancia, la corriente de fuga del diodo puede elevar el voltaje VBUS fuera de la zona segura de 0V y no se encenderá o no intentará comunicarse en absoluto, porque no se ha detectado un dispositivo de forma segura.

La resistencia extra de 10k está ahí como carga para la corriente de fuga Schottky, para mantener el VBUS en el conector dentro del nivel seguro de 0V para que el host encienda 5V cuando se enchufe y permita la comunicación con el dispositivo.

Answer 2

El 10k permite que el dispositivo detecte un puerto USB desconectado cuando es alimentado por una fuente externa (piense en una batería o en una varilla de pared).

En ese caso, la única forma de detectar de forma fiable el estado de "desconexión" es que VUSB se baje a cero voltios (GND). De lo contrario, no podrías diferenciar entre el estado "desconectado" y "suspendido" del USB.

Answer 3

Desde un punto de vista puramente eléctrico, sin R10, el ánodo del diodo y la clavija del conector estarían flotando, por lo que una ESD o cualquier otra cosa podría producir una tensión que polarizara el diodo. La resistencia de 10k elimina esta posibilidad asegurando que el diodo está en polarización inversa.

Y sí como otros han indicado puede ser utilizado por el host para diferenciar entre desconectado y suspendido.

Answer 4

Recuerdo haber visto en alguna parte que algunos cargadores USB requieren un flujo de corriente mínimo (mayor que las demandas del RP2040) o apagan el suministro de 5VDC que se proporciona. Me gustan más las otras respuestas que la mía, pero es otra posibilidad.