STM32WB低功耗蓝牙应用的最小BOM

2023-08-10  

STM32WB系列无线MCU具有优异的RF性能,可用于健身和医疗或者可穿戴设备、家庭安保以及音频或者智能家居相关的应用、蓝牙信标(Beaconing)、工业设备、照明等。该MCU旨在最大限度地减少所需的外部组件数量,以确保最佳RF性能。 本文介绍了STM32WB低功耗蓝牙应用的最小物料清单(BOM),用户可以此作参考扩展功能和应用范围。


1. STM32WB简介单片集成一个2.4GHz射频收发器和Arm Cortex-M4 Cortex-M0+双核微控制器,消除了诸多射频电路设计挑战,仅仅需要少量的外部组件。 STM32WB MCU配备许多外设,包括12位模数转换器(ADC)、数字接口和无晶振USB 2.0全速接口,具体根据所选型号而定。芯片支持的协议包括Bluetooth LE 5.2、Zigbee、OpenThread和专有协议,包括这些协议组合的并发模式。


STM32WB MCU包括嵌入式SMPS,可在电源电压较高的应用中进一步改善功耗,并降低总体功耗。得益于其内置内部稳压器和电压量程,无论外部供电电压是多少,器件在活动模式下都能保持尽可能小的消耗。这使得这些器件非常适合电池供电的便携式产品,所需供电电压可低至1.71V。此外,其多个电压域允许以低电压为产品供电(因而可以降低功耗),同时模数转换器可以更高的电源和参考电压工作,可高达3.6V。


在STM32CubeWB MCU软件包里面有很多代码示例,并提供一整套外设驱动程序(HAL和LL)和所有的必要的射频协议栈,包括用于蓝牙5.2、Zigbee 3.0、OpenThread v1.1和专有协议的802.15.4 MAC,以及多个实现这些协议栈并发模式(静态和/或动态)的例程。用户可以轻松地选择和配置Profiles和Clusters,以支持主流的标准,并受益于现成的代码示例。 2. 设计考虑STM32WB系列器件的电源管理嵌入了强大的开关模式电源(SMPS),可在电源电压高于2V时提高电源效率,否则将使用LDO配置。为正常操作,SMPS需要两个电感和两个电容,而LDO配置则无需外部元件。


STM32WB使用HSE振荡器来产生RF时钟,必须对该组件进行微调。RF性能在很大程度上取决于PCB布局,由于使用了内部电容,无需外部部件。RF有还一个独特的RX/TX引脚,该接口为单端接口,因此也无需外部巴伦。 此外,带内预滤波有助于减少外部元件。阻抗匹配和谐波抑制分别需要一个由分立元件组成的外部PI滤波器以及一个陶瓷滤波器。天线需要另一个匹配网络。为优化BOM和性能稳定性,可使用内部无源器件(IPD)来替换这些滤波器。 3. BOM及说明STM32WB系列采用了与符合RF指南的PCB布局有关的一组最少的外部组件。采用分立元件的优化解决方案需要22各外围元器件,采用IPD的优化方案需要19各外围元件,不带SMPS的话只需15各外围元件。


三个方案中,高频晶振NX2016标称频率为32MHZ,用以产生高速外部时钟信号;低速的NX2012晶体谐振器产生32.768KHZ的低速外部时钟信号,两个匹配电容均为4.3pF。


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