一文读懂 Vref：原理与使用要点-CSDN博客

Vref 伪电源设计能在休眠时保持稳定电平给小电流电路当参考电压搞懂 Vref 怎么用、有哪些限制低功耗产品设计就能少踩坑。一、外部“电源”Vref是什么我们叫它 “电源” 只是方便理解它其实不具备供电电路的结构既没有 DCDC 也没有 LDO本质就是一个 AGPIO 引脚常用 PIN99:GPIO23 来实现。在模组中Vref通常指PIN99:GPIO23在低功耗模式下如pm.WORK_MODE,1pm.WORK_MODE,3Vref可以保持固定高电平输出从而作为外部电路的“参考电源”使用。二、为什么要使用Vref为什么要使用Vref要从VDD_EXT的局限说起。大家还记得我们在VDD_EXT章节中对VDD_EXT一个重要特性的介绍吗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pm.WORK_MODE,1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。如下图所示UART1电平转换电路里出现的VREF就是我们今天要介绍的对外“电源”——Vref。如果图中的VREF电源使用的是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。也正是因为类似场景的需要所以会将譬如PIN99:GPIO23这样的AGPIO固定输出高作为Vref使用。一般来说如果没有其它特殊情况都是将PIN99:GPIO23作为Vref参考电压使用。三、Vref的特性要点Vref本质上指的是AGPIO3-8这6个GPIO对应GPIO23~28。具有以下特性在低功耗模式pm.WORK_MODE,1和PSM模式pm.WORK_MODE,3下可以保持固定高电平输出。输出电流能力有限单个AGPIO最大输出电流仅5mA且这6个GPIO的总输出电流也不超过5mA。因此它不能驱动大功率负载只能用于微功耗的参考电压或上拉用途。在模组的实际应用中一般默认固定推荐PIN99:GPIO23作为Vref使用——当然其它5个管脚GPIO24-28如果软件设置为一直输出高也可以作为Vref使用GPIO23当然也是一个普通的AGPIO如果不做Vref本身与GPIO24-28没有任何区别。四、Vref的典型应用场景Vref适用于需要低功耗且稳定参考电压的场景下面介绍几个典型的应用案例。4.1 UART1电平转换电路的上拉电源解决VDD_EXT间歇性输出导致的误唤醒问题GPIO23提供稳定高电平确保休眠期间UART1可靠工作4.2 SIM卡插入检测在SIM卡热插拔检测电路中常用Vref给USIM_DETWAKEUP2提供上拉。说明图中的VREF_VOLIT就是Vref在不同的原理图中可能存在不同的命名请理解。4.3 通信定位二合一模组中的备用供电在Air780EGP、Air780EGG、Air780EGH、Air8000G等型号中Vref用来作为内置GNSS定位芯片的备用供电电源使用。在Air780EGP/EGG中也作为加速度传感器G-Sensor的供电电源使用。这两处的耗电都非常小100uA以内可以满足。4.4 特别说明再次强调一下当前模组、 开发板 、核心板或对外资料中都是拿PIN99:GPIO23作为Vref使用的但并不妨碍GPIO24-28也可以作为Vref也并不妨碍PIN99作为GPIO23使用。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pm.WORK_MODE,1 和 PSM模式pm.WORK_MODE,3)也可以稳定输出的电源请根据需要选择外置的DCDC或者LDO。VDD_EXT在休眠状态下不可以稳定输出Vref压根就不是“电源”请特别注意五、Vref的使用方法使用Vref功能的顺序是先将PIN99配置为GPIO23再将GPIO23设置为输出高。需要提醒的是GPIO23作为Vref使用时会增加系统功耗通常会增加100uA一般不超过200uA请根据自己应用的定义和需要谨慎设计。5.1 将PIN99配置为GPIO23通过LuatIO工具进行配置新朋友可 参考资料 中心LuatIO使用教程https://docs.openluat.com/air780epm/common/luatio/5.2 配置GPIO23输出高点平1--设置gpio23为输出且初始化电平为高1--2gpio.setup(23,1);3六、模组的出厂默认设置各型号模组对VrefGPIO23的处理有所不同使用时需注意6.1 Air8000系列模组带 Wi-Fi 功能的型号比如Air8000A、Air8000WGPIO23用于控制Wi-Fi功能使能。如果需要将Wi-Fi芯片关闭以节省功耗可以使用pm.power(pm.WIFI, 0)关闭。pm.power(pm.WIFI, 0)本质上是控制GPIO23输出低。6.2 Air780Exx系列模组带 GNSS 定位的型号——比如Air780EGH、Air780EGG、Air780EGPGPIO23模组内部皆有使用默认输出高。外部需要更改其状态时需注意如下事项Air780EGP和Air780EGG这两个型号内置G-Sensor后必然会暂用系统的资源比如G-Sensor的供电控制比如G-Sensor判断振动后的中断输入比如I2C1的占用等对于Air780EGP和Air780EGG这两个型号I2C1内部挂载了G-Sensor如果还需要在模组外部挂载其它外设时比如摄像头此时务必要保持GPIO23为默认的输出高状态不可将GPIO23改为输出低的状态否则会影响该I2C1总线的正常初始化另外Air780EGH内部用于GNSS芯片的后备供电以便星历保持在需要时热启动Air780EGP和Air780EGG除给GNSS芯片后备供电外还给G-Sensor供电将GPIO23设置为输入可以进一步降低功耗代价是关闭了G-Sensor震动唤醒和GNSS备电不再支持热启动两个功能大家根据自己的实际场景进行选择和设置。以下是Air780EGP/Air780EGG两款模组中内部占用的信号管脚以及对应的详细说明6.3 其他型号其它型号GPIO23没做处理也没有根据是否启用SIM2做GPIO23强制输出高的设置需要自己手动设置。Vref 的外部 “电源” 设计的作用是在模组进入特定低功耗模式时保持固定的高电平输出为电路中消耗电流极小的参考部分提供稳定电平。之所以需要这个设计是因为模组原本的 VDD_EXT 接口在低功耗时会断断续续输出电压用在一些关键电路上会把模组从休眠中唤醒导致功耗变高而 Vref 能持续稳定输出避免这个问题。今天的内容就分享到这里了。