模组电源原理图设计指南
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在模组的外围电路设计中，合理的供电设计是保障模组正常运行的前提。本文将从电源电路设计、电容设计以及供电控制电路设计等方面阐述模组外围电路设计的注意事项。 一、电源电路设计 要设计出合理的电源电路，首先要了解模组对电源的要求，表1列出了几款主流模组对电源的不同要求。
在对电源芯片选型时，总的原则是供电能力充足，电压输出纹波小，瞬间负载响应快，建议客户按照模组的电压典型值进行设计。 供电方式可选择LDO、DC/DC或直接由电池供电。其中LDO适用于输入输出压差较小、电流较小的情况；DC/DC则适用于输入输出压差较大、需求电流较大的情况。具体选型应从效率、成本、噪声、散热、低功耗要求等多方面综合考虑。表2列出了LDO与DC/DC的优缺点。
在模组的工作期间内，需保证电源跌落在模组供电范围之内，否则可能会出现模组异常重启等问题。图1为LDO_MIC29302电路参考设计。
图1 LDO_MIC29302参考设计电路图 其电路元件功能解析如下所述： (1) 此设计输入电压是5V，在输入上并联了470uF和0.1uF的电容，起到稳压、滤波及旁路作用。 (2) EN是使能引脚，高电(píng)有效，此处直接连接到VIN，默认不控制，上电即使能LDO工作。 (3) ADJ是LDO的反馈引脚，此引脚通过反馈电阻R38和R43对输出电压采样，将采集的电压输入到比较器反向输入端，与正向输入端的基准电压进行比较，再将比较结果通过放大电路放大，放大后的信号（电流）通过控制晶体管的导通电压进而控制输出电压。 (4) R49是LDO的假负载，由于此型号的LDO内部调整管需要一定的电流才能正常工作，所以在空载的情况下，LDO将不能输出正确的电压，故在VOUT串接一个阻性假负载，阻值根据LDO的最小负载电流和输出电压值计算得到。（现在部分LDO型号无需此假负载，使用时请仔细阅读器件规格书。） (5) C109、C110、C111同样起到滤波稳压和去耦的作用。 (6) D45是TVS或者稳压管，反向击穿电压为5V，可起到防止尖峰电压或者过压损坏模组。 DC/DC常见拓扑类型有BUCK降压式、BOOST升压式、BUCK-BOOST升降压式。 电源类型可分为隔离型（输入地与输出地没有关系）和非隔离型，常见为非隔离型。根据续流元件不同可分为同步型与异步型，同步整流采用通态电阻极低的MOSFET管替代二极管续流，降低开关损耗，同时提高转换效率。 模组相关的设计中，多为降压式非隔离的DC/DC方案，以项目中用到的一颗TPS54302DDCR为例，下面介绍一下DC/DC外围元件功能及相关设计要求。 由规格书可知，TPS54302是低EMI干扰的同步整流降压转换器，它的输入电压范围是4.5V至28V，最大可持续输出电流为3A。因为是同步型，所以不需要外部续流二极管。
图2 TPS54302参考设计电路图 此电路输入电压VIN是24V，应用于ML307A模组，设置的电压输出是4V。其中各元件解析如下所述： (1) D2是TVS管，客户的VIN是由AC/DC开关电源供电，上电瞬间易引起尖峰电压，因此设计D2起过压保护作用。 (2) D6是肖特基二极管，起防止电源反接作用，肖特基二极管导通压降较小。 (3) C24是芯片的输入滤波电容，与LDO中输入电容功能相同，设计时不可省略，且需注意此电容的耐压值，应根据输入电压实际选择，此例中必须大于35V。 (4) C13是自举电容，作用是开启开关电源芯片内部high-side MOSFET管。 |
