CH340电路设计注意事项

本文详细介绍了CH340电路设计中的电压匹配、电流倒灌防护、晶体和电容选择、V3引脚作用、稳定性与抗干扰措施等方面,提供了具体的解决办法和PCB设计参考,旨在确保USB芯片电路的稳定工作。

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在前面两篇博客提到了CH340的电路设计以及芯片选型,本文将重点放在使用CH340芯片进行电路设计的一些细节与注意事项。

电压匹配问题

CH340 芯片通过 USB 转换出来的 TTL 串口输出和输入电压是根据芯片供电电压是自适应的。也即,如果芯片是 5V 供电,那么串口输出和采样都是  5V;如果是 3.3V 供电,那么标准就成了 3.3V,因此在实际使用的时候,串口连接到的对端设备需要注意电压匹配的问题。其中在 5V 供电模式下,是可以与 3.3V 系统兼容的,反过来则不可以,如果 CH340 是 3.3V 供电,那么不可以接 5V 系统,会损坏芯片。另外如果对端是 1.8V 系统,那么是不能与 CH340 的 3.3V 模式兼容的,此时输出和采样会出错。最好加一些器件来升降压来进行电压匹配。因此设计时确认好对端串口电平范围,然后决定 CH340 工作在 3.3V 或者 5V 工作模式。在前面文章中也有提及,在电路设计原理上,5V 供电时芯片 V3 引脚需要接一个 104 电容到地,3.3V  供电时直接将 V3 脚与 3.3V 电源引脚短接就可以了。

防止电流倒灌问题

在实际应用中,当 CH340 与其他 IC 譬如 MCU 等器件一同使用时,如果串口直连的双方器件有一方不需要供电工作时,要注意电流倒灌导致未供电的芯片继续工作的情况,或者是在串口下载场景中,当 MCU 需要复位以实现下载时,发现复位不成功,可能也是由于该原因造成的。因此,在电路设计中可以做如下改动来防止 CH340 与对端 IC 出现任何一方被倒灌电的情况。原理图如下:


也就是在 CH340 芯片的 发送引脚 TXD 上接一个反向二极管,然后再连接到对端 IC。在接收引脚上加一个限流电阻来防止对端 IC 对CH340 倒灌电。

### CH340 芯片电路设计方案 #### 1. USB串口基本原理 CH340 是一种常用的USB串口芯片,广泛应用于嵌入式开发中。其主要功能是将USB信号转换为UART信号以便于微控制器通信。在实际应用中,需要特别注意电源管理、信号完整性以及外围元件的选择。 #### 2. 电源设计注意事项 CH340 的内部集成了稳压模块,因此可以直接由USB供电而不需要额外的电压调节器[^1]。然而,在某些情况下,为了提高系统的稳定性,可以考虑增加去耦电容来滤除电源噪声。通常推荐在靠近VCC引脚的位置放置一个0.1μF和一个10μF的陶瓷电容。 #### 3. 接口设计要点 对于USB接口的设计,应遵循USB标准规范以确保兼容性和可靠性。具体来说: - **USB数据线(D+ 和 D-)** 不建议串联任何附加电阻,以免影响信号质量。 - 如果使用的是Type-C连接器,则需要注意正反插特性可能带来的布线复杂度,并参照相关文档完成正确的布局[^2]。 #### 4. 下载调试电路实现 当利用CH340作为STM32或其他MCU的下载工具时,可以通过设置合适的GPIO映射关系来激活引导加载程序模式。例如,在典型的应用场景里,BOOT0引脚被拉高进入固件更新状态;同时还需要合理安排复位逻辑路径使得设备能够正常启动并响应来自计算机端发出的数据包请求。 #### 5. 特殊功能支持 不同型号之间存在细微差异值得注意的地方包括但不限于如下几点: - 部分版本像CH340B具备内建EEPROM可用于存储自定义参数如产品序列号等信息方便后续追踪维护工作开展; - 对于空间敏感型项目可以选择更紧凑封装形式的产品比如提到过的CH343P; - 当涉及到多路输入输出操作或者特殊需求处理时候则要仔细查阅对应手册确认所选用的具体器件是否满足预期目标要求. ```python # 示例代码展示如何初始化PySerial库基于CH340构建好的虚拟COM端通讯 import serial ser = serial.Serial('COM3', baudrate=9600, timeout=1) if ser.isOpen(): print("Port is open.") else: print("Failed to open port.") try: while True: data = ser.readline().decode('utf-8').strip() if data != "": print(f"Received: {data}") except KeyboardInterrupt: ser.close() finally: if not ser.isClosed(): ser.close() ```
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