飛凌干貨丨電源架構(gòu)解析之OKA40i-C
近期，飛凌嵌入式正式推出了首款國(guó)產(chǎn)工業(yè)級(jí)平臺(tái) OKA40i-C開(kāi)發(fā)板?；?a href="http://www.szrcclub.com/product/t3-95.html" class="tag-link">全志工業(yè)級(jí)A40i Cortex-A7 四核處理器，主頻最高1.2GHz，內(nèi)部集成Mali400 MP2 GPU圖形處理器，接口豐富，在能耗比、性價(jià)比等方面表現(xiàn)極為突出。本文準(zhǔn)備對(duì)OKA40i-C開(kāi)發(fā)板的電源架構(gòu)做一個(gè)詳細(xì)的梳理。
我們知道飛凌A40i系列中的OKA40i-C開(kāi)發(fā)板一共支持3種供電方式：ACIN（電源適配器供電）、VBAT（鋰電池供電）、USB VBUS（USB供電）。
這三路電源可以同時(shí)或單獨(dú)輸入A40i核心板內(nèi)的PMIC中，由PMIC芯片AXP221S統(tǒng)一管理，根據(jù)外部的電源狀態(tài)來(lái)選擇適合的電能分配方式。
以下電源管理方案摘抄自PMIC的手冊(cè)。
■ 當(dāng)僅接入鋰電池，無(wú)外部電源輸入時(shí)，使用鋰電池供電；■ 當(dāng)接入外部電源時(shí)（VBUS或ACIN），優(yōu)先使用外部電源供電；■ 電池連接的情況下，外部電源移除時(shí)，立刻無(wú)縫轉(zhuǎn)用鋰電池供電；■ 當(dāng)VBUS和ACIN同時(shí)接入時(shí)，優(yōu)先使用ACIN供電，并且對(duì)鋰電池充電；■ 如此時(shí)ACIN驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)，將適時(shí)打開(kāi)VBUS通路，實(shí)現(xiàn)ACIN/VBUS共同供電；
■ 如果驅(qū)動(dòng)能力仍然不足，則將減小充電電流直至0，繼而用電池補(bǔ)充供電。
接下來(lái)看一看開(kāi)發(fā)板這三種供電方式是如何實(shí)現(xiàn)的。
1、ACIN（電源適配器供電）
外部電源適配器的直流5V由P23或者P37輸入到底板上，經(jīng)過(guò)過(guò)壓保護(hù)電路后ACIN為A40i核心板供電，A40i 核心板上電完成之后會(huì)輸出VCC_3V3作為使能信號(hào)導(dǎo)通U19，VCC5V為底板器件供電。
2、VBAT（鋰電池供電）
用戶可以在A40i開(kāi)發(fā)板上的P21插座上連接鋰電池。TS引腳是電池溫度傳感器輸入或者外部ADC輸入，TS引腳有12bit的ADC，可監(jiān)測(cè)電池溫度。
鋰電池供電電路示意圖如下：
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? AXP221集成了一個(gè)自適應(yīng)充電器，可以自動(dòng)控制充電周期，內(nèi)置的安全時(shí)鐘可以自動(dòng)停止充電而無(wú)需處理器的干預(yù)。可以根據(jù)系統(tǒng)的功耗自動(dòng)調(diào)整充電電流，還帶有電池檢測(cè)、涓流充電和激活功能，內(nèi)置的溫度檢測(cè)電路可以在溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)自動(dòng)減小充電電流。
? VTH/VTL分別為高溫和低溫的門限設(shè)置。PMIC將在TS管腳上送出恒定電流，此電流流過(guò)溫敏電阻，得到一個(gè)檢測(cè)電壓，PMIC通過(guò)測(cè)出電壓值并與設(shè)置值進(jìn)行比較，從而發(fā)出相應(yīng)的IRQ或者暫停充電。如果電池沒(méi)有溫敏電阻，可以把TS管腳接地，此時(shí)自動(dòng)禁用電池溫度監(jiān)測(cè)功能。
? 當(dāng)外部電源接入后，AXP221首先判斷外部電源是否可用于充電，當(dāng)符合外部電源可用條件，且此時(shí)充電功能被打開(kāi)，則AXP221自動(dòng)開(kāi)始充電過(guò)程，向host發(fā)出IRQ，表示充電過(guò)程開(kāi)始。同時(shí)，CHGLED管腳輸出低電平，可以驅(qū)動(dòng)外部LED指示充電狀態(tài)，A40i底板上使用LED10起指示作用。
以下是充電過(guò)程電壓電流示意圖：
VTRGT是充電目標(biāo)電壓，可由寄存器設(shè)置，默認(rèn)為4.2V；
VRCH，自動(dòng)再充電電壓，VRCH = VTRGT - 0.1V。
鋰電池給A40i核心板供電，A40i 核心板PMIC輸出VCC_3V3和PS電壓給A40i底板供電，使用MT3608芯片boost升壓電路來(lái)獲得5V電壓，最大輸出電流為1A。
使用鋰電池供電時(shí)，需要長(zhǎng)按開(kāi)關(guān)機(jī)鍵來(lái)開(kāi)機(jī)。
3、USB VBUS供電
用戶可通過(guò)底板的Micro USB接口直接給A40i核心板供電，供電電壓5V，因?yàn)镻MIC的USB_VBUS引腳受電能力有限，不建議將其作為主電源供電，以避免供電能力不足時(shí)，核心板會(huì)反復(fù)斷電重啟。
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