技術(shù)分享！蜂窩模組開機(jī)電路設(shè)計(jì)

模組的上電開機(jī)，是硬件設(shè)計(jì)調(diào)試的第一步。在前期設(shè)計(jì)階段，尤其要注意優(yōu)化外部電路設(shè)計(jì)（特別是電源部分）。

本文特別分享常見開機(jī)電路設(shè)計(jì)相關(guān)注意事項(xiàng)。適合大多數(shù)蜂窩模組，在實(shí)際開發(fā)中可靈活應(yīng)用。

一、開機(jī)啟動(dòng)相關(guān)管腳

最新開發(fā)資料詳見：
https://docs.openluat.com/

開機(jī)正常啟動(dòng)所涉及到的管腳，如下圖表所示：

二、模組開機(jī)的必要條件

在實(shí)際應(yīng)用開發(fā)中，Air700ECQ/EAQ/EMQ系列模組要正常運(yùn)行開機(jī)，需要如下幾個(gè)必要條件：

01、VBAT供電管腳電壓符合工作電壓范圍

1）供電電壓3.3V~4.3V

模組實(shí)際正常開機(jī)的電壓范圍，要大于規(guī)格書所給的工作范圍，為3.1V4.5V；但是實(shí)際使用中不建議超過3.3V4.3V，避免射頻指標(biāo)惡化。

部分高壓鋰電池充滿狀態(tài)下，電壓能達(dá)到4.35V~4.4V，雖然超過4.3V的建議電壓最大值，但是請放心使用——因?yàn)闈M電工作時(shí)間較短，而且考慮電池內(nèi)阻因素，到達(dá)模組芯片端的電壓會(huì)低于4.3V。

2）持續(xù)供電電流大于1A，瞬間供電電流大于2A

由于4G-Cat.1射頻工作特性，在射頻發(fā)射瞬間會(huì)產(chǎn)生脈沖電流，脈沖電流最大會(huì)高達(dá)1.5~2A，持續(xù)時(shí)間百us級(jí)別。

若供電能力不夠或者電源走線通路阻抗過高會(huì)引起VBAT供電電源跌落，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成周期性的反復(fù)重啟。

電源的跌落，可以用示波器進(jìn)行測量。切記不能用萬用表。

可以從開機(jī)日志判斷，比如用LuaTool通過連接Air700ECQ/EAQ/EMQ的USB接口進(jìn)行日志抓取，如果周期反復(fù)出現(xiàn)開機(jī)日志的打印，就可以考慮電源跌落原因。

通過MAIN_TXD/MAIN_RXD串口打印判斷，開機(jī)后周期性反復(fù)打印“RDY"字樣。在使用AT版本情況下通過此判斷。

3）VBAT供電紋波小于400mV(經(jīng)驗(yàn)值）

由于4G-Cat.1射頻工作特性，在射頻工作時(shí)，很難保證VBAT供電的穩(wěn)定不跌落。且在外部電源電路設(shè)計(jì)不合理的情況下（尤其是DCDC BUCK電源），都會(huì)在VBAT電源上存在抖動(dòng)和紋波。

從經(jīng)驗(yàn)來看，若跌落和紋波小于400mv的情況下不會(huì)對(duì)模組工作產(chǎn)生影響；但如果高于此范圍，會(huì)有射頻惡化的風(fēng)險(xiǎn)，以及低電壓掉電重啟的風(fēng)險(xiǎn)。

如果優(yōu)化，除了優(yōu)化供電設(shè)計(jì)外，可以在VBAT管腳附近加大電容來減小紋波。官方參考設(shè)計(jì)推薦1000uf，比較保守，實(shí)際產(chǎn)品由于小型化或其他空間原因可以按照實(shí)際情況減小此電容的容值，以減小空間。那如果空間允許，建議無腦加上，增加系統(tǒng)健壯性。

02、開機(jī)管腳PWRKEY（7pin）觸發(fā)開機(jī)動(dòng)作

Air700ECQ/Air700EAQ/Air700EMQ模組不同于通常的MCU的上電開機(jī)，需要觸發(fā)開機(jī)事件，也就是PWRKEY管腳拉低（拉低時(shí)間>1s），觸發(fā)開機(jī)。

PWRKEY管腳只要VBAT管腳電壓大于3.1V時(shí)就會(huì)為高，而且是內(nèi)部拉高。

注意：PWRKEY外部不能有任何上拉電路，否則會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)啟動(dòng)的不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)。

推薦如下幾種開機(jī)方式：

1）開集驅(qū)動(dòng)開機(jī)電路

適合由主控MCU IO口控制模組開機(jī)的方式：

特別注意：

三極管靠近模組放置，而且三極管集電極和PWRKEY之間無需串聯(lián)電阻（模組內(nèi)部已經(jīng)串聯(lián)5.6K電阻）。

2）按鍵開機(jī)方式

適合于Air700ECQ/Air700EAQ/Air700EMQ做主控的方式，比如Open二次開發(fā)方式：

特別注意：

由于按鍵機(jī)械接觸的方式，容易產(chǎn)生尖峰電壓，還是建議做TVS防護(hù)，比如加TVS管。

TVS管的選型上并沒有太嚴(yán)格的要求，以通用和成本做考慮，可以選擇工作電壓5V的TVS。

比如：

PESDNC2FD5VU(芯導(dǎo)）

ESD5311N2/TR（韋爾）

PESD5V0S1BLN（伯恩半導(dǎo)體）

3）PWRKEY接地方式

雖然Air700ECQ/Air700EAQ/Air700EMQ不支持上電啟動(dòng)開機(jī)的方式，但是可以將PWRKEY直接接地的方式來變相實(shí)現(xiàn)上電開機(jī)的目的。

但是這種方式有個(gè)缺點(diǎn)：

畢竟是硬件實(shí)現(xiàn)的上電開機(jī)，會(huì)導(dǎo)致模組VBAT電壓在關(guān)機(jī)電壓臨界點(diǎn)時(shí)（比如用電池供電，低電量情況下），會(huì)出現(xiàn)反復(fù)上電開關(guān)機(jī)的情況，進(jìn)一步將電池放電。

特別注意：

上圖PWRKEY串聯(lián)0歐姆只是為了調(diào)試方便進(jìn)行預(yù)留，直接PWRKEY接也不會(huì)有問題。

03、復(fù)位管腳RESET_N處于釋放狀態(tài)（沒有被外部拉低）

復(fù)位管腳RESET_N為硬件關(guān)機(jī)功能（并不能直接讓模組重啟），在復(fù)位管腳拉低（拉低時(shí)間建議大于500ms）關(guān)機(jī)后，還需要PWERKEY觸發(fā)開機(jī)動(dòng)作。當(dāng)然如果采用的是PWRKEY接地方式，操作RESET_N也能變相實(shí)現(xiàn)模組復(fù)位重啟的效果。

RESET_N管腳與PWRKEY管腳類似，由模組內(nèi)部拉高，禁止任何形式的外部拉高。

如若RESET_N管腳一直被外部拉低且不被釋放，模組則一直處于復(fù)位狀態(tài)，不能正常啟動(dòng)，因此復(fù)位管腳也要作為模組不啟動(dòng)的排查對(duì)象。

RESET_N也有如下幾種操作方式：

特別注意：

如果PCB上RESET_N走線太長，建議在靠近模組端預(yù)留對(duì)地的100pF濾波電容。

04、USB_BOOT管腳處于懸空或拉低狀態(tài)

USB_BOOT是模組進(jìn)入下載模式的控制管腳，必須在模組開機(jī)啟動(dòng)時(shí)USB_BOOT管腳處于高狀態(tài)（Air700ECQ/EAQ/EMQ使用RefVolt管腳來拉高），才會(huì)讓系統(tǒng)進(jìn)入下載模式。

進(jìn)入下載模式后，不會(huì)響應(yīng)外部AT指令。誤入下載模式后，會(huì)容易誤認(rèn)為不開機(jī)。

今天的內(nèi)容就分享到這里了~

大家在實(shí)際應(yīng)用中如果遇到模組開機(jī)問題，可以參考以上開機(jī)條件進(jìn)行逐一排查。在前期設(shè)計(jì)階段，也要根據(jù)這些要求來優(yōu)化外部電路設(shè)計(jì)（尤其是電源部分）。

審核編輯 黃宇