PCA9422评估板快速入门用户手册
本文档内容
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开箱即用
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硬件介绍
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配置硬件
1. 开箱即用
恩智浦模拟产品开发板提供了一个易于使用的恩智浦产品评估平台。开发板支持各种模拟、混合信号和电源解决方案。它们采用成熟的高容量技术，整合了单片集成电路和系统级封装器件。恩智浦产品电池寿命长，设备尺寸小，组件数量少，成本低，性能高，帮助您打造先进的系统。
本页面将指导您设置和使用PCA9422板。
1.1 套件内含物/装箱单
该套件内含物包括：
- 完成组装和测试的PCA9422-EVB评估板，存放在防静电袋中
- 可用评估板版本：
- SCH F1版本配备PCA9422B PMIC，所有降压稳压器工作频率为4MHz。
- SCH F2版本配备PCA9422M PMIC，所有降压稳压器工作频率为2MHz。
- USB-C线
- 备用跳线
1.2 其他硬件
除了套件内含物外，使用此板时，还需要使用以下硬件。
- 单芯锂离子电池
- 5.0V电源或能提供足够电流的USB电源(为实现最大功率输出，VIN需1.2A及以上电流，VBAT需3.2A及以上电流)
- PCA9422 GUI安装在Windows PC上
- 测量稳压器输出或其他电压的万用表
- 示波器(可选)
- 基于USB的计算机可运行Windows 7、8或10
2. 硬件介绍
PCA9422是一款高集成度的电源管理IC(PMIC)，旨在为低功耗微控制器应用或其它类似应用提供完整的电源管理解决方案。
2.1 板特性
该器件包含一个线性电池充电器，最高支持640mA充电电流。它具有I²C可编程恒流(CC)和恒压(CV)值，可进行灵活配置。同时集成了输入过压保护、过流保护、热保护等多种内置保护功能，确保电池充电安全。充电过程还符合JEITA标准。
该器件还集成了3个降压DC/DC转换器(Buck)，输出电压可通过I²C进行编程。所有降压稳压器均集成高边和低边开关及相关控制电路，以最大限度减少外部组件数量。采用脉冲频率调制(PFM)技术，可在轻载条件下实现更高的效率。同时提供过流保护、欠压锁定(UVLO)等其他保护功能。默认情况下，这些稳压器的输入电源来自VIN或VBAT (以电压较高者为准)。
一个超低静态电流的降压-升压转换器专用于为需要高于和/或低于电池电压的系统外设供电，它能在降压、降压-升压和升压模式间无缝切换，最大限度地减少输出电压纹波中的断续现象和次谐波。
此外，还提供4个片上LDO稳压器，用于为系统中的各种电压轨供电。其中一个LDO用于SNVS核心电源；两个具备负载开关功能的200mA NMOS LDO，能够从降压稳压器输出调节到低输出电压。一个200mA PMOS LDO则用于为微控制器或外设器件供电。此外，还提供FM+ I²C总线接口、器件使能、中断信号等其他功能。
该芯片采用2.90mmx3.00mm、7x7凸点、0.4mm间距的WLCSP封装。
- 线性电池充电器，可为单芯锂离子电池充电
- VIN引脚上耐受26V电压
- 可编程输入OVP (5.5V)
- 可编程恒流(高达640mA)和预充电低压电流阈值
- 可编程恒压调节
- 可编程自动再充电电压与终止电流阈值
- 内置输入过压保护(OVP)、电池过流保护(OCP)、热保护等多种保护功能
- 符合JEITA标准
- 电池附加检测
- 过温保护
- 3个降压DC/DC转换器
- 极低的静态电流
- 可编程输出电压
- SW1：核心降压转换器，0.4V~1.975V输出，6.25mV/步，最高500mA
- SW2：系统降压转换器，0.4V~3.4V输出，25mV/步，最高500mA
- SW3：核心降压转换器，0.4V~1.975V输出，6.25mV/步，最高500mA
- 超节能的低功耗模式
- 一个降压-升压转换器
- 超低静态电流
- 高效的升压模式
- 在降压、升压和降压-升压模式间无缝切换
- 2.5V~5.5V输入，1.8V~5.0V输出，25mV/步，最高500mA
- 4个LDO
- 可编程输出电压调节
- LDO1：常开LDO，0.8V~3.0V输出，25mV/步，最高10mA
- LDO2：系统LDO/负载开关，0.5V~1.95V输出，25mV/步，最高200mA
- LDO3：系统LDO/负载开关，0.5V~1.95V输出，25mV/步，最高200mA
- LDO4：LDO，0.8V~3.0V输出，25mV/步，最高200mA
- 1MHz I²C总线目标接口
- 环境温度范围：-40°C至+85°C
2.2 板说明
PCA9422板概述。
表1 板说明。
| 数量 | 模块 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | USB-C输入 | 5V USB电源及PCA9422B的通信端口 |
| VIN_SEL | Vin选择，来自外部电源或USB的5V供电 | |
| 2 | Ext PS | 外部5V电源输入 |
| Ext LDO | 板载LDO输出电压测试点 | |
| 3 | DVS_CTRL | 用于DVS0、DVS1和DVS2的逻辑电压选择 |
| Voltage pull ups | 中断、运行模式、DVS和I²C的电压逻辑与电压电平选择 | |
| 4 | RUN mode sel | 通过SLEEP_MODE0和STBY_MODE1引脚选择运行模式 |
| Ext LDO vout sel | 板载LDO输出电压选择 | |
| 5 | BUCKs vout | SW1-SW4输出电压测试点 |
| 6 | PMIC | PCA9422 PCB区域 |
| 7 | PMIC_OUT | 带AMUX及所有稳压器输出的接头 |
| 8 | LED | 用于VSYS LED和LED_DRVR的跳线 |
| 9 | SWITCH1 |
连接到ON引脚的按钮 |
| 10 | LDOs vout | LDO1-LDO4输出电压测试点 |
| 11 | SDA和SCL电压 | 电压电平选择I²C线(3.3V或1.8V) |
| 12 | FT_AR | 用于选择FTDI芯片或Arduino的焊接跳线 |
| 13 | VREG_IN，LDO3_IN | 外部LDO输入选择(VBAT或USB_5V0)和LDO3_IN (VSYS或SW3_OUT) |
| THERM | 热敏电阻或电阻选择 | |
| 14 | 系统电压 | VIN、VBAT、VSYS和内部电压(VIN，VL)测试点 |
| 15 | VBAT inputs | 电芯连接选项 |
| 16 | SWITCH2 |
连接到FTDI复位引脚的按钮 |
| 17 | USB_5V0 | USB-C输出电压测试点 |
| 18 | FTDI_IN | 用于FTDI和ADC电路模块的VSYS/5V USB输入选择跳线 |
| 19 | FRDM/ARDUINO conn | 兼容恩智浦Freedom和Arduino UNO板的I/O接头 |
| 20 | ADC sensing | ADC区域及用于稳压器和信号监测的焊接跳线 |
| 21 | FTDI USB to I²C comm | 板载USB至I²C通信电路 |
3. 配置硬件
3.1 配置硬件
图2所示为典型的硬件配置，包括开发板、电源和Windows PC工作站。
如图2所示，将导线连接到以下引脚上，并确保在接线阶段关闭电源：
- 锂离子电池——连接至VBAT测试点或连接器
- VIN输入——由USB-C连接器或外部电源供电
图3所示为评估板上的跳线位置。
表 2. 跳线说明与默认设置。
| 跳线 | 说明 | 设置 | 连接/结果 |
|---|---|---|---|
J24 |
VIN选择 | [1-2] | USB电源输入 |
| [2-3] | 外部电源输入 | ||
J8 |
INTB、SYSRSTn和运行模式上拉电压选择 | [1-2] | 上拉至外部LDO (3.3V或1.8V) |
| [2-3] | 上拉至LDO1_OUT | ||
J30 |
I²C和DVS引脚上拉电压 | 闭合 | 上拉至LDO2_OUT |
J40 |
外部LDO电压选择 | [1-2] | 1.8V |
| [2-3] | 3.3V | ||
J41 |
STBY_MODE1的逻辑配置 | [1-2] | 逻辑高电平 |
| [2-3] | 逻辑低电平 | ||
J42 |
SLEEP_ MODE0的逻辑配置 | [1-2] | 逻辑高电平 |
| [2-3] | 逻辑低电平 | ||
J6 |
所有稳压器(包括AMUX)的电压监测接头 | – | 引脚分配： |
| 1: BUCK-BOOST输出 | |||
| 2：BUCK3输出 | |||
| 3：BUCK2输出 | |||
| 4：BUCK1输出 | |||
| 5：LDO4输出 | |||
| 6：LDO3输出 | |||
| 7：LDO2输出 | |||
| 8：LDO1输出 | |||
| 9：AMUX | |||
| 10：GND | |||
J51 |
系统电压LED | 闭合 | 系统状态指示LED |
J22 |
LED驱动器 | 断开 | 闭合跳线以启用LED驱动器 |
J46 - J47 |
SCL/SDA电平电压选择 | [1-2] | 1.8V逻辑电平 |
| [2-3] | 3.3V逻辑电平 | ||
SJ16 - SJ26 |
FTDI或FRDM/Arduino选择 | [1-2] | 将信号连接至板载FTDI |
| [2-3] | 将信号连接至FRDM/Arduino | ||
J14 |
热敏电阻/电阻选择 | [1-2] | 连接至10K板载电阻 |
| [2-3] | 连接至10K板载热敏电阻 | ||
J13 |
板载LDO输入选择 | [1-2] | 选择VIN作为输入 |
| [2-3] | 选择VBAT作为输入 | ||
J28 |
LDO3输入选择 | [1-2] | 选择SW3_OUT作为输入 |
| [2-3] | 选择VSYS作为输入 | ||
J45 |
电池连接 | – | VBAT的电源连接器(用于大电流测试) |
J51 |
电池连接 | – | VBAT的连接器接头(电芯通用) |
J19、J9、J7 |
DVS0-DVS2逻辑电平选择 | [1-2] | 逻辑高电平 |
| [2-3] | 逻辑低电平 | ||
J29 |
FTDI/ADC输入电压选择 | [1-2] | 选择USB_5V0作为输入 |
| [2-3] | 选择VSYS作为输入 | ||
J1-J4 |
I/O接头 | – | 兼容恩智浦Freedom和Arduino的I/O接头 |
SJ1 - SJ11 |
ADC电压和信号监测 | 闭合 | 断开连接，以降低待机电流消耗 |