对内供电,VBAT

1、VBAT供电电压范围[3.0V,4.35V];
VBAT范围[3.0V,3.5V]时,GPIO电源域VDD_GPIO=VBAT-0.2V,也就是落在[2.8V,3.3V],相应GPIO高电平范围也是[2.8V,3.3V];
VBAT范围[3.5V,4.35V]时,GPIO电源域VDD_GPIO固定为3.3V,相应GPIO高电平固定为3.3V;
2、在不考虑Air8101外设功耗的情况下,比如LCD屏、摄像头等外设开启时的功耗,只单纯的考虑Air8101在开启WiFi和BLE功能的情况下,需要保证VBAT的供电能力在500mA以上;
如果VBAT同时给LCD屏、摄像头等外设同时供电,需要根据相应外设的最大功耗,在500mA的基础上增加相应的电流供应能力;
3、特别提醒!
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虽然模组开机工作建议的电压范围是3.0V-4.35V,但是模组实际正常运行的电压最低可以到2.5V,但是,请特别注意如下提示:
当VBAT范围在[2.5V,3.0V]时,GPIO电源域VDD_GPIO=VBAT-0.2V,也就是落在[2.3V,2.8V],相应GPIO高电平范围也是[2.3V,2.8V],这在某种情况下可能会引发与之对接MCU的电平不匹配,进而导致通信异常;
比如,Air8101的VBAT供电2.5V,IO电平则为2.3V,假设与之通信的MCU的IO电平为3.3V;
那么,二者相互通信时高电平通常要求要大于3.3V*0.7=2.31V,而此时Air8101的IO电平2.3V已经非常临界,极易造成通信异常;
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Air8101的VBAT BOD threshold典型值为1.85V,可以理解为VBAT电压从高下降到1.85V时会自动关机;
说明!
VBAT BOD threshold指的是针对VBAT电源设置的欠压检测(Brown-out Detection)阈值,用于监控VBAT电压并在其低于设定值时触发系统复位,以防止因电压不足导致的设备异常运行;
虽然VBAT在低于1.85V时才会关机,但时,只有当VBAT电压大于2.5V时WiFi/BLE功能指标才可以正常工作,当VBAT电压大于3.0V时才可以保证IO电平大于2.8V(可以确保与其它IO电平为2.8V至3.3V的MCU通信正常),所以,我们推荐的VBAT供电电压范围[3.0V,4.35V]; - Air8101的VBAT POR threshold典型值为1.95V,可以理解为VBAT电压从低上升到1.95V时才可以开机;
说明!
VBAT POR threshold是指VBAT电源的上电复位(Power-On-Reset, POR)门限电压,即当VBAT电压上升到该阈值时,系统触发复位信号,确保设备在电源稳定后正确启动;
虽然VBAT在大于1.95V时就可以开机,但时,只有当VBAT电压大于2.5V时WiFi/BLE功能指标才可以正常工作,当VBAT电压大于3.0V时才可以保证IO电平大于2.8V(可以确保与其它IO电平为2.8V至3.3V的MCU通信正常),所以,我们推荐的VBAT供电电压范围[3.0V,4.35V];
4、电池供电;
- 常规型锂电池的放电范围是一般是3.2V-4.2V,为了更好地保护锂电池,一般将放电截止电压规定为3.3V;
- 高压型锂电池的放电范围是一般是3.2V-4.35V,一样的原因,为了更好地保护锂电池,一般将放电截止电压规定为3.3V;
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其它类型的电池,比如锂锰电池、锂亚电池,放电截止电压可能低至2.0V,这种类型的电池需要在系统中增加升压DCDC,使其在放电期间供给模组的电压保持在3.3V以上; 用于这种场景下的升压型DCDC有较多型号,比如杰华特JW5522;
5、电源供电;
- 这里说的电源,指的是类似于充电器这样的、通过AC/DC转换器为系统供电的电源形式,后面我们统一称这种电源形式为直流电源;
- 直流电源的供电电压,市场上常见的有5V/9V/12V/18V/24V等,不同的输入电压,选择不同的降压型DCDC;
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DCDC的输出电压,建议设置在3.8V,且需要特别注意的是:
有些DCDC在上电初始时的输出电压有可能会上窜到超出设置的输出电压值很多,比如,设置输出电压为3.8V,上电初始时的输出电压高达6V甚至7V以上,非常大概率的将模组的芯片或射频PA打坏,务必特别注意!
用于这种场景下的降压型DCDC我们使用过的是JW5357和JW5103;
JW5357,用于输入电压低于18V以下的场景;
JW5357HFM_Datasheet_R0.8_EN_20240130.pdf
JW5103,用于输入电压低于36V以下的场景;
6、耐压特性;
长时间的正常工作,不能高于4.5V,包括偶尔的尖峰电压;
为了兼容电池和直流电源两种供电形式,电池电压一般低于4.35V,直流电源经过DCDC降压后一般设置为3.8V输出,因此,模组的正常工作电压范围一般规定为3.3V-4.35V;
短时的浪涌尖峰电压,不能高于5V,否则有可能将模组损坏;
VBAT处使用的TVS选型建议:
TVS应保证VRWM略大于芯片最大工作电压(4.5V),VBR典型值在5.3V左右,最大VBR值建议不超过6V,钳位电压VC尽量小,建议浪涌IPP大于160A,IPP=100A (8*20uS脉冲)的钳位电压约为7.5V;
VBAT处TVS推荐如下四个型号;
样品购买链接:VBAT电源用,DFN1610-2封装,AU4891P6,应能微-淘宝网
如果系统由12V供电,经过DCDC降压后给VBAT供电,那么12V处的TVS推荐型号如下; 样品购买链接:12V电源用,DEN2020-3封装,AU1201P4-3,应能微-淘宝网
如果系统由24V供电,经过DCDC降压后给VBAT供电,那么24V处的TVS推荐型号如下;
样品购买链接:24V电源用,DEN2020-3封装,AU2401P4-3FD,应能微-淘宝网
7、VBAT电压可以检测,具体见LuatOS核心库"ADC"章节的介绍 1 adc - 合宙模组资料中心 ;
adc.CH_VBAT
常量含义:VBAT供电电压的通道id;
数据类型:number;
示例代码:adc.open(adc.CH_VBAT);
示例代码
adc.open(adc.CH_VBAT)--打开adc.CH_VBAT通道
local data = adc.get(adc.CH_VBAT)--获取adc.CH_VBAT计算值,将获取到的值赋给data
adc.close(adc.CH_VBAT)--关闭adc.CH_VBAT通道
log.info("VBAT", data)--打印adc.CH_VBAT计算值