初學(xué)者必看！4G模組Air780EPM的開(kāi)機(jī)啟動(dòng)及外圍電路設(shè)計(jì)

本文介紹了4G模組——Air780EPM 模塊開(kāi)機(jī)的完整硬件設(shè)計(jì)指南，涵蓋供電要求、管腳配置、電路示例及常見(jiàn)問(wèn)題排查方法，希望能夠幫助大家避免設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，確保模塊穩(wěn)定啟動(dòng)！常見(jiàn)開(kāi)機(jī)電路。

這些內(nèi)容是 Air780EPM 模塊硬件設(shè)計(jì)的核心指南，直接關(guān)系到模塊能否穩(wěn)定運(yùn)行。

掌握這些知識(shí)可以幫助大家：

? 避免常見(jiàn)錯(cuò)誤（如管腳配置錯(cuò)誤、電源設(shè)計(jì)缺陷）。

? 快速定位并解決開(kāi)機(jī)問(wèn)題。

? 優(yōu)化電路性能（如射頻穩(wěn)定性、抗干擾能力）。

? 降低開(kāi)發(fā)成本和時(shí)間。

對(duì)于使用該模塊的產(chǎn)品（如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、智能終端），這些設(shè)計(jì)規(guī)范是保障產(chǎn)品可靠性和用戶體驗(yàn)的基礎(chǔ)。

Air780EPM模塊開(kāi)機(jī)正常啟動(dòng)所涉及到的管腳。

一、模塊開(kāi)機(jī)的必要條件：

Air780EPM要正常運(yùn)行開(kāi)機(jī)，需要如下幾個(gè)必要條件：

1、VBAT供電管腳電壓符合工作電壓范圍。

（1）供電電壓3.3V~4.3V。注意實(shí)際Air780EPM正常開(kāi)機(jī)的電壓范圍要大于規(guī)格書(shū)所給的工作范圍，為3.1V~4.5V，但是實(shí)際使用中不建議超過(guò)3.3V~4.3V，避免射頻指標(biāo)惡化。注意，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(guò)4.3V的建議電壓最大值，但是請(qǐng)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)模塊芯片端的電壓會(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(guò)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(cè)量。切記不能用萬(wàn)用表。

可以從開(kāi)機(jī)日志判斷，比如用luatool通過(guò)鏈接Air780EPM的USB接口進(jìn)行日志抓取，如果周期反復(fù)出現(xiàn)開(kāi)機(jī)日志的打印，就可以考慮電源跌落原因。

通過(guò)串口打印判斷（MAIN_TXD/MAIN_RXD），開(kāi)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(guò)此判斷。

（3）VBAT供電紋波小于400mV（經(jīng)驗(yàn)值）。由于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(lái)看，若跌落和紋波小于400mv的情況下不會(huì)對(duì)模塊工作產(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(lái)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(wú)腦加上，增加系統(tǒng)健壯性。

（4）開(kāi)機(jī)管腳PWRKEY（7pin）觸發(fā)開(kāi)機(jī)動(dòng)作。Air780EPM模塊不同于通常的MCU的上電開(kāi)機(jī)，Air780EPM模塊開(kāi)機(jī)需要觸發(fā)開(kāi)機(jī)事件，也就是PWRKEY管腳拉低（拉低時(shí)間>1S），觸發(fā)開(kāi)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)）

2、推薦如下幾種開(kāi)機(jī)方式：

（1）開(kāi)集驅(qū)動(dòng)開(kāi)機(jī)電路。適合由主控MCU io口控制模塊開(kāi)機(jī)的方式。

> 注意：三極管靠近模塊放置，而且三極管集電極和PWRKEY之間無(wú)需串聯(lián)電阻（模塊內(nèi)部已經(jīng)串聯(lián)5.6K電阻）

（2）按鍵開(kāi)機(jī)方式。適合于Air780EPM做主控的方式，比如open 二次開(kāi)發(fā)方式。

> 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(méi)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)）；ESD5311N-2/TR（韋爾）; PESD5V0S1BLN（伯恩半導(dǎo)體）

（3）PWRKEY接地方式。雖然Air780EPM不支持上電啟動(dòng)開(kāi)機(jī)的方式，但是可以將PWRKEY直接接地的方式來(lái)變相實(shí)現(xiàn)上電開(kāi)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(kāi)機(jī)，會(huì)導(dǎo)致模塊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(kāi)關(guān)機(jī)的情況，進(jìn)一步將電池放電。

> 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(wèn)題。

（4）復(fù)位管腳RESET_N處于釋放狀態(tài)（沒(méi)有被外部拉低）。復(fù)位管腳RESET_N為硬件關(guān)機(jī)功能，（并不能直接讓模塊重啟）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(kāi)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)模塊復(fù)位重啟的效果。

RESET_N管腳與PWRKEY管腳類似，由模塊內(nèi)部拉高，外部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，模塊則一直處于復(fù)位狀態(tài)，不能正常啟動(dòng)，因此復(fù)位管腳也要作為模塊不啟動(dòng)的排查對(duì)象。

RESET_N也有如下幾種操作方式：

注意：如果PCB上RESET_N走線臺(tái)詞，建議在靠近模塊端預(yù)留對(duì)地的100pf濾波電容 -USB_BOOT管腳處于懸空或拉低狀態(tài)。USB_BOOT是模塊進(jìn)入下載模式的控制管腳，必須在模塊開(kāi)機(jī)啟動(dòng)時(shí)USB_BOOT管腳處于高狀態(tài)（通常會(huì)用VDD_EXT管腳來(lái)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)相應(yīng)外部AT指令。誤入下載模式后，會(huì)容易誤認(rèn)為不開(kāi)機(jī)。

二、總結(jié)

模塊的上電開(kāi)機(jī)，是硬件設(shè)計(jì)調(diào)試的第一步，引出遇到模塊開(kāi)機(jī)問(wèn)題，可以參考以上開(kāi)機(jī)條件進(jìn)行逐一排查。在前期設(shè)計(jì)接地，也要根據(jù)這些要求來(lái)優(yōu)化外部電路設(shè)計(jì)（尤其是電源部分）。

審核編輯 黃宇