飛凌干貨丨電源架構解析之OKA40i-C
近期，飛凌嵌入式正式推出了首款國產工業級平臺 OKA40i-C開發板。基于全志工業級A40i Cortex-A7 四核處理器，主頻最高1.2GHz，內部集成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開發板的電源架構做一個詳細的梳理。
我們知道飛凌A40i系列中的OKA40i-C開發板一共支持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或單獨輸入A40i核心板內的PMIC中，由PMIC芯片AXP221S統一管理，根據外部的電源狀態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。
■ 當僅接入鋰電池，無外部電源輸入時，使用鋰電池供電；■ 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，立刻無縫轉用鋰電池供電；■ 當VBUS和ACIN同時接入時，優先使用ACIN供電，并且對鋰電池充電；■ 如此時ACIN驅動能力不足時，將適時打開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。
接下來看一看開發板這三種供電方式是如何實現的。
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作為使能信號導通U19，VCC5V為底板器件供電。
2、VBAT（鋰電池供電）
用戶可以在A40i開發板上的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集成了一個自適應充電器，可以自動控制充電周期，內置的安全時鐘可以自動停止充電而無需處理器的干預。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，內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。
? 當外部電源接入后，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指示充電狀態，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。
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，需要長按開關機鍵來開機。
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，核心板會反復斷電重啟。
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