飛淩幹貨丨電源架構解析之OKA40i-C

原創 2020-03-05 16:20:00 A40i

近期,飛淩嵌入式正式推出了首款國産工業級平台 OKA40i-C開發闆。基于全志工業級A40i Cortex-A7 四核處理器,主頻最高1.2GHz,内部集成Mali400 MP2 GPU圖形處理器,接口豐富,在能耗比、性價比等方面表現極為突出。本文準備對OKA40i-C開發闆的電源架構做一個詳細的梳理。


A40i 開發闆.jpg

我們知道飛淩A40i系列中的OKA40i-C開發闆一共支持3種供電方式:ACIN(電源适配器供電)、VBAT(锂電池供電)、USB VBUS(USB供電)。

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這三路電源可以同時或單獨輸入A40i核心闆内的PMIC中,由PMIC芯片AXP221S統一管理,根據外部的電源狀态來選擇适合的電能分配方式。

以下電源管理方案摘抄自PMIC的手冊。

■ 當僅接入锂電池,無外部電源輸入時,使用锂電池供電;■ 當接入外部電源時(VBUS或ACIN),優先使用外部電源供電;■ 電池連接的情況下,外部電源移除時,立刻無縫轉用锂電池供電;■ 當VBUS和ACIN同時接入時,優先使用ACIN供電,并且對锂電池充電;■ 如此時ACIN驅動能力不足時,将适時打開VBUS通路,實現ACIN/VBUS共同供電;

■ 如果驅動能力仍然不足,則将減小充電電流直至0,繼而用電池補充供電。

接下來看一看開發闆這三種供電方式是如何實現的。

1、ACIN(電源适配器供電)

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外部電源适配器的直流5V由P23或者P37輸入到底闆上,經過過壓保護電路後ACIN為A40i核心闆供電,A40i 核心闆上電完成之後會輸出VCC_3V3作為使能信号導通U19,VCC5V為底闆器件供電。

2、VBAT(锂電池供電)

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用戶可以在A40i開發闆上的P21插座上連接锂電池。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,可監測電池溫度。

锂電池供電電路示意圖如下:

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❶ AXP221集成了一個自适應充電器,可以自動控制充電周期,内置的安全時鐘可以自動停止充電而無需處理器的幹預。可以根據系統的功耗自動調整充電電流,還帶有電池檢測、涓流充電和激活功能,内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。

❷ VTH/VTL分别為高溫和低溫的門限設置。PMIC将在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置值進行比較,從而發出相應的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測功能。

❸ 當外部電源接入後,AXP221首先判斷外部電源是否可用于充電,當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發出IRQ,表示充電過程開始。同時,CHGLED管腳輸出低電平,可以驅動外部LED指示充電狀态,A40i底闆上使用LED10起指示作用。

以下是充電過程電壓電流示意圖:

VTRGT是充電目标電壓,可由寄存器設置,默認為4.2V;

VRCH,自動再充電電壓,VRCH = VTRGT - 0.1V。

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锂電池給A40i核心闆供電,A40i 核心闆PMIC輸出VCC_3V3和PS電壓給A40i底闆供電,使用MT3608芯片boost升壓電路來獲得5V電壓,最大輸出電流為1A。

使用锂電池供電時,需要長按開關機鍵來開機。

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3、USB VBUS供電

用戶可通過底闆的Micro USB接口直接給A40i核心闆供電,供電電壓5V,因為PMIC的USB_VBUS引腳受電能力有限,不建議将其作為主電源供電,以避免供電能力不足時,核心闆會反複斷電重啟。

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