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VDD_EXT低功耗设计指南:原理剖析与优化策略!

VDD_EXT的性能表现直接影响系统的电源完整性与能效比。在低功耗设计中,必须深入理解其供电机制、电压容限及动态响应特性,才能避免不必要的能量损耗。本文将从基础原理入手,系统梳理VDD_EXT的设计优化策略,为工程师提供实用参考。

今天以Air780EPM模组为例,一起来聊聊VDD_EXT。理解其工作原理和限制,对于设计稳定、低功耗的物品至关重要。


一、VDD_EXT功能特性

VDD_EXT是Air780EPM模组主芯片内部的一个LDO电源输出引脚,位于模组的PIN24。

其主要作用是为模组大部分IO(或者叫做GPIO)提供电源。

需要注意的是:VDD_EXT并不是唯一一个LDO,也并不是模组所有的IO都由VDD_EXT负责供电。

大家可以看到和可以使用的模组IO,由内部的三个LDO共同负责供电:

VDD_EXT;

LDO_AON;

LDO_1.8V;

其中,LDO_AON和LDO_1.8V仅供内部使用,未在模组管脚引出。

VDD_EXT、LDO_AON、LDO_1.8V分别负责哪些IO,有什么区别,详见资料中心最新说明:

https://docs.openluat.com/air780epm/product/air780exxpins/

▼ 三者主要区别 ▼

VDD_EXT、LDO_AON、LDO_1.8V都是上电后自动开启,也都无法软件自定义关闭。

三者主要区别如下:

1)LDO_1.8V

开机后一直保持1.8V,不可更改电压数值大小。

2)LDO_AON

开机后一直开启,在低功耗模式和PSM+模式下也不关闭。

因此,其电压域下的IO,包括AGPIO、AGPIOWU、WAKEUP和Reset,在低功耗模式和PSM+模式下都可以保持工作。

LDO_AON的详细状态,如下表所示:


3)VDD_EXT

开机后的状态比较复杂,如下表所示:


VDD_EXT由于在低功耗模式下状态为间线性输出,既不是完全打开,也不是完全关闭。

因此,其电压域下的IO(GPIO0-19和GPOIO29-38),在低功耗模式下也会跟VDD_EXT一样:

随着系统间歇性唤醒与基站交互而频繁产生高脉冲(重点是无法保持高电平或低电平),间歇性唤醒频率和与通信协议要求的时间间隔相同,通常为0.64S/1.28S/2.56S中的一个。

特别说明:

VDD_EXT和LDO_AON都是通过函数pm.ioVol()设置输出电压,且pm.ioVol() 对二者同时进行修改。


所以大家看到的模组的所有IO,包括VDD_EXT电压域和LDO_AON电压域,电平都是同时修改且保持一致。

二、注意事项及硬件参考设计

VDD_EXT标称输出电流最大至200mA,但是,VDD_EXT同时用于模组芯片内部和外部,为了保证内部该电压域负载的使用稳定性,请保证外部负载消耗电流不要超过50mA。

VDD_EXT在低功耗模式pm.WORK_MODE,1 状态下间歇性输出,频率和与通信协议要求的时间间隔相同,通常为0.64S/1.28S/2.56S中的一个。

因此,在可能影响低功耗模式下中断唤醒的场合,要避免使用VDD_EXT做上拉电平用。

比如:UART1电平转换电路(UART1为LPUART,低功耗模式pm.WORK_MODE,1 下可被唤醒)。


如上图所示,如果VREF使用VDD_EXT,那么低功耗模式pm.WORK_MODE,1下模组的UART1_RX频繁的高低电平变化就会将模组唤醒,进而导致模组退出低功耗模式而功耗无法降低。

需要特别指出的是:

如果你的硬件需要在休眠状态下(低功耗模式和PSM+模式)也可以稳定输出的电源,请根据需要选择外置的DCDC或者LDO。

三、与VDD_EXT相关的LuatOS API

配置IO电平,其实就是配置给IO供电的LDO,包括VDD_EXT和LDO_AON。

相应的,配置VDD_EXT,就可以通过配置IO电平来实现。

VDD_EXT相关LuatOS API,详见pm库:

https://docs.openluat.com/osapi/core/pm/

▼ pm.ioVol(id, val) ▼

1)函数功能

配置模块所有IO引脚的高电平电压。

2)注意事项

可配置IO电平, 范围1650~2000,2650~3400 , 单位毫伏,步进50mv,可以根据外围电路需求配置;

实际应用中,经常配置的三个经典电压值为:1.8V/2.8V/3.3V;

支持二次开发的模组,绝大多数默认都为3.3V,例外是:

Air8000系列模组,全系只支持3.3V,不支持其它电平;

Air780EHV,IO电平固定为3.3V;相对应的,Air780EHV-1.8V,IO电平固定为1.8V;

3)示例代码

今天的内容就分享到这里了~

http://www.cnnetsun.cn/news/69930.html

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