攻城獅解析丨開發板電源架構解析之OK4418-C（下）

上一期對 《OKMX6UL-C開發板底 板電源架構》 進行了分析，相信對用戶是有必定的幫助的。這一期準備對一樣有點複雜的OKxx18_C的電源架構作一個詳細的梳理。

咱們要知道飛凌S5P4418/688系列 FETxx18核 心板 支持如下三種供電方式：

❶ ADP供電，經過J1（電源插座）供入底板，通過U11（FDS4435）直接供給核心板PMIC。

❷ USB供電，由OTG接口直接供給核心板PMIC。

❸ VBAT供電，由鋰電池供給核心板PMIC。

▲核心板PMIC（NXE2000）鋰電池充電框圖

AC適配器充電過程
當ADPDET檢測到VADPA/VADP1/VADP2引腳有電源輸入，此時PMU進入ChargeReady 而且開始調節VSYS輸出。在檢測到電池有鏈接的時候，PMU進入TrickleCharge。

在TrickleCharge（涓流充電）模式下，PMU開始定時40分鐘，而且以40mA電流給無電電池充電或者以85mA電流給電量不足電池充電。若是在40分鐘內電池電壓到達良好電壓，這時PMU改變狀態，從TrickleCharge轉爲RapidCharge（快速充電）。

電池電壓和電池電流的關係以下圖所示。充電電流、限制電流、VSYS電壓和電池充滿電電壓是能夠設置的。

PMU也能夠在沒有電池的狀況下調節VSYS輸出。

USB充電過程
當USBDET檢測到VUSBA/VUSB有電源輸入時，PMU進入ChargeReady狀態而且開始調節VSYS輸出。

在檢測到有電池鏈接後，PMU進入TrickleCharge。

在TrickleCharge（涓流充電）模式下，PMU開始定時40分鐘，而且以40mA電流給無電電池充電或者以85mA電流給電量不足電池充電。

若是在40分鐘內電池電壓到達良好電壓，這時PMU改變狀態，從TrickleCharge轉爲RapidCharge（快速充電）。

電池電壓和電池電流的關係以下圖所示。充電電流、限制電流、VSYS電壓和電池充滿電電壓是能夠設置的。

PMU會與外部檢測功能相結合，而且該結果會控制充電限制電流。

當暫停請求創建，PMU會將狀態改變爲暫停模式，中止給電池充電而且從電池提供電壓（放電）。當暫停請求結束後，PMU將狀態改變爲ChargeReady，從新對電池充電。

峯值輔助模式
當VSYS從ADP引腳和USB引腳供電時，PMU支持峯值輔助模式。若是Systemload current(Isys)(系統負載電流)低於限定電流(Ilim)，給電池充電電流(Ichg)與Ilim和Isys有如下關係：

Ichg = Ilim – Isys.

Ex) Ichg = 0.5A – 0.25A = 0.25A.

若是Isys大於Ilim，此時PMU進入峯值輔助模式而且中止充電，電池經過內部MOSFET對VSYS放電。電池放電電流(Ichg)與Isys和Ilim有如下關係：

Ichg = ilim – lsys.

Ex) Ichg = 0.5A – 1.0A = -0.5A.

上述內容只是對NXE2000充電流程進行了一個簡單的梳理，具體的狀態描述及寄存器設置等內容詳見NXE2000datasheet。

核心板PMU部分就梳理到此，感興趣的小夥伴能夠參考核心板原理圖和NXE2000進行深刻的分析。下面說一下底板的電源架構，以及時如何與核心板進行配合工做的。

前半部分一樣是飛凌經常使用的過壓保護電路（若是客戶的供電模塊已經具有此功能則能夠省去該部分電路），後半部分則是xx18獨有模擬鋰電池供電和真是鋰電池供電切換電路。

以下圖所示：

從 S5P4418 PMIC充電架構能夠看出，DC和USB供電先經過DCDC降爲VSYS，再由VSYS給電池充電和給系統供電，其中ILPILM引腳所接的20mΩ爲充電電流檢測電阻。

目前批量的核心板拆除了這個電阻，緣由爲底板採用的是DCDC模擬電池供電方案，就是說充電部分與電池電源部分均爲DCDC降壓電路，在使用過程當中存在隱患，如客戶須要充電或者DC/USB供電方式，而且不須要充電電流檢測能夠直接焊接0歐姆電阻在R91位置。

底板採用DCDC進行模擬供電的緣由有如下幾點：

一、TPS5432有使能端，能夠方便進行供電方式的切換

二、DCDC能夠方便的進行電壓的微調，模擬不一樣電池電量

三、下降整板功耗

■ 底板U11（空焊）爲DC供電時電源入口

■ 底板U5爲模擬電池供電電源入口

■ 底板P1（空焊）爲真實電池供電電源入口

■ 底板U22爲核心板啓動後底板5V電源入口（爲防止閂鎖效應發生外設上電需晚於CPU上電）

模擬電池供電

底板默認爲此方案供電，可實現底板模擬電池經過VBAT給核心板供電。

真實電池供電
空焊U5，焊接P1口，而且底板須要將R184改成0R電阻，單節鋰電池須要鏈接到P1口，如須要使用核心板PMIC充電功能須要焊接核心板R910.02R精密電阻，如不須要充電電流檢測則能夠直接焊接R910R電阻，以後既可以使用DC或者USB做爲充電口給鋰電池充電。

單獨DC供電方案
空焊U5，底板將R184改成0R電阻，焊接U11，核心板須要焊接R910R電阻，既可以使用底板DC5V口做爲核心板供電電源。

TipsDC單獨供電而且開發板做爲device時插拔OTG會形成系統斷電重啓。若是核心板使用DC單獨供電時，必須將PMIC_ICP、PMIC_ICM引腳接地。

單獨USB供電方案
底板須要將R184改成0R電阻，焊接U11，核心板須要焊接R910R電阻，既可以使用底板MICROUSB口做爲核心板供電電源。

Tips

一、目前因爲所使用的PMICNXE2000存在BUG，DC單獨供電在不接電池的狀況下，鏈接USB供電線PMIC會進行供電方式切換，由DC供電切換到USB供電而且形成短暫系統斷電！

二、使用VBAT供電時，不管是模擬電池仍是真實電池都必須將PMIC_ICP,PMIC_ICM接地，如使用電池充放電電流檢測請將PMCI_ICP接到電池負極再串聯0.02R電阻後接地（參照底板）。

三、VBAT_THERM爲電池過熱保護引腳，如電池自身有此功能能夠直接鏈接，並將底板R8拆除，不然在VBAT供電方式下須要經過10K電阻將此引腳下拉到地。