ccmp2-sbc开源工控单板机项目
本项目旨在打造一个全能的工控主板,充分考虑各种接口的需求,尽可能最大化利用ConnectCore MP2系列片上系统核心模块的所有资源,实现一次画板,各平台通用的目标。同时兼顾成本和通用性,选择主流的外围器件,满足工业级要求的同时,最大化降低成本和实现难度。
电源
本方案计划实现5V和锂电和USB口兼容供电,当有外部USB口插入时,优先选择U口供电。如需24V转5V,可自行加贴。
为了保障低功耗要求,除模块自带的3.3V输出外,板级5V和3.3V由同一个负载开关PWR_BOARD_EN控制。
电源芯片选型
设计上先画好多种选择,最终根据实际使用场景挑选是否是电池供电。
5V或锂电转3.3V
PW2052 是一种高效率、高频同步 DC-DC 降压调节器。 100%的人占空比特性提供低压差操作,延长便携式系统的电池寿命。内部同步开关提高了效率,消除了对外部肖特基的需要二极管。在关机模式下,输入电源电流小于 1µA。限流保护和片上热关机功能可防止过载或环境温度。
TPS54202DDCR 的超小封装和低静态电流非常合适。但需要注意,其小封装对PCB散热设计有较高要求。TPS54302有PG引脚。总的来说,这款成本很低,可作为主要选择,但要注意它的输入电压范围不足以支持锂电供电的3V3转换。
PW2501和WX3109可以覆盖锂电供电时的3.3V输出。
使用CCMP2,一般很少涉及3.3V的board供电,内置的PMIC就够了,除非3.3V外接屏或其它场景。
优先选择PW2501来实现。
5V或锂电转5V
本质上,这是负载开关或升压,有几种实现方式。如果是锂电也可以同时兼顾充电的需求。
如果是单节锂电还要兼顾充电需求,同时又提供稳定的5V,可以用MP2636GR。需电量检测芯片则可以用BQ27427。如果是简单的低于某阀值电量的检测可用CN302这款可调整迟滞的低功耗电池电压检测芯片。 MP2636GR这颗芯片成本在5~10元。
如果只用5V负载开关,可以用TPS22915,TPS22965,SY6280CAC,SGM2521,其中TPS22965 和 SGM2521还有eFuse的功能。
5V和电池供电自动切换
这种电路要能自动切换,优先使用5V,电池供电时有较低静态电流。 GLF4020和TPS2121是芯片方案,也可以用PMOS分立切换方案:

AO3401 + 肖特基二极管(D1)SS14或SDM20U45 + 1MΩ 组合可覆盖90%场景,兼顾成本、供货和性能。
隔离和保护
eFuse芯片,24V可用TPS26630,TPS2662x,5V有SGM2521, TPS2595x 。
如果用PPTC+TVS,则可选保持电流(Ihold) > 800mA,且 触发电流(Itrip) 在 1.2A 左右 的PPTC,首选Bourns MF-NSMF110,保持电流: 1.10 A (1100mA) - 完美满足 >800mA 的要求,并有37.5%的余量,非常安全。 虽然它的标称触发电流是2.2A,但这是在一定条件下(如23°C环境,完全冷却状态)的数值。在实际板卡上,当电流达到1.2A~1.5A并持续一段时间后,由于PPTC自身发热,它完全有可能进入高阻状态并动作。选择Ihold为1.10A确保了它绝不会在800mA的正常工作时误触发,同时提供了可靠的过载保护。这是最稳健的选择。 备选:Bourns MF-MSMF100,Littelfuse 1812L110/24MR TVS:SMBJ5.0A
B0505S-1WR3 - 隔离DC-DC转换器,实现隔离电源,生成5V_ISO