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

青山老竹農(nóng) ? 來源:jf_82863998 ? 作者:jf_82863998 ? 2025-03-07 16:02 ? 次閱讀
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本文介紹了4G模組——Air780EPM 模塊開機(jī)的完整硬件設(shè)計(jì)指南,涵蓋供電要求、管腳配置、電路示例及常見問題排查方法,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)!常見開機(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)。

? 快速定位并解決開機(jī)問題。

? 優(yōu)化電路性能(如射頻穩(wěn)定性、抗干擾能力)。

? 降低開發(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模塊開機(jī)正常啟動(dòng)所涉及到的管腳。

wKgZPGfKoTCAct50AAI5Jp9U7wI324.pngwKgZPGfKoU-APO6hAABmz__NwyA803.png

一、模塊開機(jī)的必要條件:

Air780EPM要正常運(yùn)行開機(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正常開機(jī)的電壓范圍要大于規(guī)格書所給的工作范圍,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)開機(jī)日志的打印,就可以考慮電源跌落原因。

通過串口打印判斷(MAIN_TXD/MAIN_RXD),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。

(4)開機(jī)管腳PWRKEY(7pin)觸發(fā)開機(jī)動(dòng)作。Air780EPM模塊不同于通常的MCU的上電開機(jī),Air780EPM模塊開機(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口控制模塊開機(jī)的方式。

wKgZO2fKogCATnUAAAB_v22rbOI302.png

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

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

wKgZO2fKomCAeB1JAAFMkd9HsPQ617.png

> 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));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)上電開關(guān)機(jī)的情況,進(jìn)一步將電池放電。

wKgZPGfKoq-Ab8jHAAB6AYLLczw918.png

> 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。

(4)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:

wKgZPGfKosOAe9ySAADaF0KJ4GM498.png

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)為不開機(jī)。

二、總結(jié)

模塊的上電開機(jī),是硬件設(shè)計(jì)調(diào)試的第一步,引出遇到模塊開機(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)接地,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

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