?Air780E是合宙低功耗4G-Cat.1模組經(jīng)典型號之一，上期我們解答了大家關(guān)心的系列問(wèn)題，并講解了[選型的注意要點(diǎn)]
有朋友問(wèn)：能不能講些硬件設計相關(guān)的內容？

模組的上電開(kāi)機，是硬件設計調試的第一步。

本期特別分享——Air780E開(kāi)機啟動(dòng)及外圍電路設計。

Air780E開(kāi)機啟動(dòng)及外圍電路設計

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合宙Air780E模組采用LGA封裝，尺寸僅16182.3mm，共有109個(gè)管腳。

Air780E開(kāi)機正常啟動(dòng)所涉及到的管腳，如下圖表所示：

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接下來(lái)，我們詳細講解模組開(kāi)機的必要條件。

在實(shí)際應用開(kāi)發(fā)中，Air780E模組要正常運行開(kāi)機，需要如下幾個(gè)必要條件：

一、VBAT供電管腳電壓符合工作電壓范圍

1. 供電電壓3.3V~4.3V

實(shí)際Air780E正常開(kāi)機的電壓范圍，要大于規格書(shū)所給的工作范圍，為3.1V4.5V；但是實(shí)際使用中不建議超過(guò)3.3V4.3V，避免射頻指標惡化。

部分高壓鋰電池充滿(mǎn)狀態(tài)下，電壓能達到4.35V~4.4V，雖然超過(guò)4.3V的建議電壓最大值，但是請放心使用——因為滿(mǎn)電工作時(shí)間較短，而且考慮電池內阻因素，到達模組芯片端的電壓會(huì )低于4.3V。

2. 持續供電電流大于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1.5~2A，持續時(shí)間百u(mài)S級別。

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

• 電源的跌落，可以用示波器進(jìn)行測量。切記不能用萬(wàn)用表。
• 可以從開(kāi)機日志判斷，比如用LuaTool通過(guò)鏈接Air780E的USB接口進(jìn)行日志抓取，如果周期反復出現開(kāi)機日志的打印，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)機后周期性反復打印“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供電的穩定不跌落。且在外部電源電路設計不合理的情況下（尤其是DCDCBUCK電源），都會(huì )在VBAT電源上存在抖動(dòng)和紋波。

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

如果優(yōu)化，除了優(yōu)化供電設計外，可以在VBAT管腳附近加大電容來(lái)減小紋波。官方參考設計推薦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，增加系統健壯性。

二、開(kāi)機管腳PWRKEY（7pin）觸發(fā)開(kāi)機動(dòng)作

Air780E模組不同于通常的MCU的上電開(kāi)機，Air780E模組開(kāi)機需要觸發(fā)開(kāi)機事件，也就是PWRKEY管腳拉低（拉低時(shí)間>1秒)，觸發(fā)開(kāi)機。

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

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

推薦如下幾種開(kāi)機方式：

1. 開(kāi)集驅動(dòng)開(kāi)機電路

適合由主控MCUio口控制模組開(kāi)機的方式：

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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(wú)需串聯(lián)電阻（模組內部已經(jīng)串聯(lián)5.6K電阻）。

2. 按鍵開(kāi)機方式

適合于A(yíng)ir780E做主控的方式，比如open二次開(kāi)發(fā)方式：

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特別注意：

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

TVS管的選型上并沒(méi)有太嚴格的要求，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）

ESD5311N2/TR（韋爾）

PESD5V0S1BLN（伯恩半導體）

3. PWRKEY接地方式

雖然Air780E不支持上電啟動(dòng)開(kāi)機的方式，但是可以將PWRKEY直接接地的方式來(lái)變相實(shí)現上電開(kāi)機的目的。

但是這種方式有個(gè)缺點(diǎn)：

畢竟是硬件實(shí)現的上電開(kāi)機，會(huì )導致模組VBAT電壓在關(guān)機電壓臨界點(diǎn)時(shí)（比如用電池供電，低電量情況下），會(huì )出現反復上電開(kāi)關(guān)機的情況，進(jìn)一步將電池放電。

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特別注意：

上圖PWRKEY串聯(lián)0歐姆只是為了調試方便進(jìn)行預留，直接PWRKEY接也不會(huì )有問(wèn)題。

三、復位管腳RESET_N處于釋放狀態(tài)（沒(méi)有被外部拉低）

復位管腳RESET_N為硬件關(guān)機功能，（并不能直接讓模組重啟）在復位管腳拉低（拉低時(shí)間建議大于500ms）關(guān)機后，還需要PWERKEY觸發(fā)開(kāi)機動(dòng)作。當然如果采用的是PWRKEY接地方式，操作RESET_N也能變相實(shí)現模組復位重啟的效果。

RESET_N管腳與PWRKEY管腳類(lèi)似，由模組內部拉高，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，模組則一直處于復位狀態(tài)，不能正常啟動(dòng)，因此復位管腳也要作為模組不啟動(dòng)的排查對象。

RESET_N也有如下幾種操作方式：

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特別注意：

如果PCB上RESET_N走線(xiàn)臺詞，建議在靠近模組端預留對地的100pf濾波電容。

四、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(kāi)機啟動(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 )讓系統進(jìn)入下載模式。

進(jìn)入下載模式后，不會(huì )響應外部AT指令。誤入下載模式后，會(huì )容易誤認為不開(kāi)機。

今天的分享就到這里了~

大家在實(shí)際應用中如果遇到模組開(kāi)機問(wèn)題，可以參考以上開(kāi)機條件進(jìn)行逐一排查。在前期設計接地，也要根據這些要求來(lái)優(yōu)化外部電路設計（尤其是電源部分）。

?審核編輯 黃宇