飛凌干貨丨電源架構(gòu)解析之OKA40i-C

原創(chuàng) 2020-03-05 16:20:00 A40i

近期,飛凌嵌入式正式推出了首款國產(chǎn)工業(yè)級平臺 OKA40i-C開發(fā)板。基于全志工業(yè)級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、性價比等方面表現(xiàn)極為突出。本文準(zhǔn)備對OKA40i-C開發(fā)板的電源架構(gòu)做一個詳細的梳理。


A40i 開發(fā)板.jpg

我們知道飛凌A40i系列中的OKA40i-C開發(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)。

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這三路電源可以同時或單獨輸入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。

■ 當(dāng)僅接入鋰電池,無外部電源輸入時,使用鋰電池供電;■ 當(dāng)接入外部電源時(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,立刻無縫轉(zhuǎn)用鋰電池供電;■ 當(dāng)VBUS和ACIN同時接入時,優(yōu)先使用ACIN供電,并且對鋰電池充電;■ 如此時ACIN驅(qū)動能力不足時,將適時打開VBUS通路,實現(xiàn)ACIN/VBUS共同供電;

■ 如果驅(qū)動能力仍然不足,則將減小充電電流直至0,繼而用電池補充供電。

接下來看一看開發(fā)板這三種供電方式是如何實現(xiàn)的。

1、ACIN(電源適配器供電)

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外部電源適配器的直流5V由P23或者P37輸入到底板上,經(jīng)過過壓保護電路后ACIN為A40i核心板供電,A40i 核心板上電完成之后會輸出VCC_3V3作為使能信號導(dǎo)通U19,VCC5V為底板器件供電。

2、VBAT(鋰電池供電)

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用戶可以在A40i開發(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集成了一個自適應(yīng)充電器,可以自動控制充電周期,內(nèi)置的安全時鐘可以自動停止充電而無需處理器的干預(yù)。可以根據(jù)系統(tǒng)的功耗自動調(diào)整充電電流,還帶有電池檢測、涓流充電和激活功能,內(nèi)置的溫度檢測電路可以在溫度過高或過低時自動減小充電電流。

? 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,此電流流過溫敏電阻,得到一個檢測電壓,PMIC通過測出電壓值并與設(shè)置值進行比較,從而發(fā)出相應(yīng)的IRQ或者暫停充電。如果電池沒有溫敏電阻,可以把TS管腳接地,此時自動禁用電池溫度監(jiān)測功能。

? 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,且此時充電功能被打開,則AXP221自動開始充電過程,向host發(fā)出IRQ,表示充電過程開始。同時,CHGLED管腳輸出低電平,可以驅(qū)動外部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,自動再充電電壓,VRCH = VTRGT - 0.1V。

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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升壓電路來獲得5V電壓,最大輸出電流為1A。

使用鋰電池供電時,需要長按開關(guān)機鍵來開機。

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3、USB VBUS供電

用戶可通過底板的Micro USB接口直接給A40i核心板供電,供電電壓5V,因為PMIC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,核心板會反復(fù)斷電重啟。

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