AXP202【DIY设备电源管理迈入新时代】 - 嘉立创EDA开源硬件平台

# AXP202-PMIC AXP202 Power management IC（AXP202电源管理芯片） ##### 升级升级升级！[AXP2101全功能专业电源管理模块](https://oshwhub.com/mondraker/axp2101_2023-11-18_20-15-19) * * * 有时候周六周天不审核，工程会消失，可以在Github和Gitee看到备份 ##### 有问题直接进Q群轰炸我:①群-735791683🧨 * 为什么不用最新版AXP2101呢？首先AXP2101功能太多，目前DIY的小型设备根本用不了那么多。其次由于是主推产品价格相对较贵，是AXP202的10倍（不过要是有朋友需要后期也可以搞一个出来） * 该项目已经过长期验证，提供封装，3D文件等等，**资料充足（包含ESP-IDF例程以及Arduino例程，中英文手册）**，并且这个邮票孔自己打也**不需要额外收费**，不选半孔工艺自己磨一下就行了😎 * 一块芯片1.8元，其它都是阻容和电感，一片“自己整”**三块钱以内** * 相关资料、[BOM表单](https://easyeda.online/ibom/d5313712.html)以及元器件相关链接都在文末附件里 * **应很多朋友的强烈要求，我自己整了一批沉金＋半孔工艺的模块出来，以及配套测试评估底板销售，与雪花灯一起放在TB小店里：[奥特曼的电子星球](https://m.tb.cn/h.50LlvTB)。非常感谢大家的支持，如果销售不错的话，后期可以出AXP2101的模组，我将向大家众筹常用的使用电压，并且联系代理定制一批下来，不再受定制电压限制了🤣🤣🤣** * 本模块**P2P兼容AXP209**电源管理芯片，程序也兼容，只是AXP209比AXP202多了一个OTP解码器，代码中操作寄存器即可 * * * # 前言(闲聊) * Hello，大家好久不见，大半年没发新东西了，小伙伴都以为我隐退了。其实这段时间一直在闭关修炼，忙毕业设计，顺便学习一下ESP-IDF和LVGL。 * 文章可能相对较长，但是这个模块确实非常好用，资料非常齐全，真心希望每一个感兴趣的朋友都可以将他掌握。 * 当然了，后面整理一下资料会把自己这段时间的收获分享给大家。由于过两天要开源的开发板也用到了这个电源模块，因此先开源这个模块。（如下图） ###### [开源视频预告，直接点我](https://b23.tv/cWTMeIv) **开发板** *  **模块（沉金＋半孔＋SMT工艺）：[奥特曼的神秘小店](https://m.tb.cn/h.5cQsYIq?tk=ROBgdEeeoWz)** *  *  **测试底板V1.0（不推荐使用）** *  **[测试底板V2.0](https://oshwhub.com/mondraker/di-ban-axp202-dian-yuan-mu-kuai-di-ban)（推荐使用）** *  **注释过的原理图** *  # 正文（AXP202电源管理芯片） ## 注意事项 ### 由于芯片功能非常多，因此我分为以下几部分进行大致介绍 1. **功能部分**：这部分主要介绍设计目的，设计思路，芯片功能，芯片参数以及应用场景 2. **硬件部分**：这部分主要介绍了芯片外围电路（详述各个特殊器件功能以及选型），模块外围电路（这部分涉及到默认电源电压设置以及开机方式设置），电源模块测试底板讲解，PCB参数与注意事项（厚度等等），电源模块在电路中的接线（由于电源模块的特殊性导致容易无法通讯） 3. **软件部分**：这部分主要介绍软件实现的功能，例程的使用，注意事项等等 4. **视频与相关链接部分**：这部分主要有AXP173工程的地址，AXP202工程的Github地址，在线bom和焊接点位工具（朋友开发的一种非常厉害的东西）的使用方法以及AXP202模块的视频展示与讲解（反响强烈就推出一手，现在暂时鸽一下下） ## 功能部分 ### 设计目的 **1. 在硬件设计时，电源部分一直是万事开头、重中之重。我发现在大家平时的制作里经常讨论的核心问题就是：** * 电源怎么设计 * 求一个体积小的LDO * 求一个效率高的DCDC * 求一个电池充电芯片 * 哪里有便宜的电源芯片 **2. 还有很多玩家经常遇到的问题：** * 外部输入电源和电池怎么实现高效可靠的电源通路管理 * 怎么实现长按开关机 * 怎么精确的检测电池电量 * 怎么获取电源实时状态 * 低功耗怎么办怎么办怎么办怎么办怎么办怎么办 **那么好，我现在告诉你，有一个芯片，他可以实现上述的所有功能，并且体积小、效率高、功耗低、价格香你心动吗？？？**  ### 芯片功能 **1. 上功能。（官方文档如下）** *  **2. 上概述。（官方文档如下）** *  ### 芯片参数 **这里主要举例电源输出能力参数，其它电源参数去数据手册里看。（官方文档如下）** *  **如果你还需要5V输出，那么使用模块IPSOUT脚＋DCDC5V的boost电路即可轻松实现，输出能力取决于外部供电的输入能力，且芯片专门有一个EXTEN脚控制外部DCDC芯片的EN脚，节省NCU的功能引脚，太香了。（官方文档如下）** *  ### 设计思路 **做成邮票孔模块类型方便大家直接使用，因为这种芯片外围的阻容参数都比较奇怪。** * 为方便PCB电路板的设计与焊接，增加成功率，本设计采用模块化思想，将AXP202外围电路封装为一个邮票孔模块焊接在主板上，将可用户自定义的管脚全部引出，这样就可以方便的在主板上使用相应阻值的电阻来配置这些引脚。 * 为统一封装，本次设计使用了标准2.54mm间距LCC邮票孔，便于焊接，使用了4层PCB设计用以缩小封装体积，引出全部必要的功能。 ### 应用场景 **所有包含单片机的设备。（官方文档如下）** *  ## 硬件部分 ### 芯片外围电路 **原理图里写的很详细，这里简单概括一下（节选自毕业论文）** * 首先是电源输入部分，**如图左上方区域**。VBAT为电池正极接入端，并联一个0603封装10uF耐压16V的电容用以滤波。ACIN为外部DC电源供电脚，可以容纳5V/2A电源进入，VBUS为外部USB电源输入，可以容纳5V/1A的电源进入，因此分别并联了一个0603封装4.7uF的电容用以电源滤波，故意串联两个2.2ohm的电阻用以防止震荡，降低电容充电速度，更好地吸收电源的噪声。该部分在电源处还可以并联齐纳二极管减少高电压击穿危险，由于模块体积限制以及功能上并不敏感，因此没有添加。BACKUP为外部备用电池正极，接常规RTC/BIOS电池。 * 其次是DCDC降压部分，**如图右上方区域**。这一部分电路为独立区域，需要外部接入系统输入电源IPSOUT,其可以让内部电压IPSOUT降压到电源芯片调压范围之内，如果应用中不需要用到某个 DC-DC只需要将对应的 LX 管脚悬空即可。输出电压2.5V以下时推荐4.7uH电感，输出电压2.5V以上时推荐2.2uH电感，电感饱和电流需大于最大需求电流50%，这里由于4.7uH有0806封装所以全用4.7uH，同样是为了减少体积。R17务必为30mΩ/1%/1206电阻，PCB布线注意芯片42/43脚务必接R17电阻PAD，以确保直接从电阻PAD检测到信号，因为R17为电池充电电流，放电电流与与充电电压的检测电阻，不仅精度要高还需要在布局时严格考虑干扰。 * 之后便是信号与功能引脚的引出，以及芯片内部参考电压外围的电路部分，**如图左下方区域**。以下两个GPIO除了具有常规输入输出能力以外还具有其他功能：GPIO0:ADC/LDO5(输出驱动能力为50mA)，GPIO1:ADC。PWRON为电源芯片开机脚，低电平有效，R24上拉至LDO1防止误触发。N_OE可以用来通过外部电源接入直接开机设备。N_VBUSEN用以选择是否使能VBUS供电。IRQ中断信号引脚，可选上拉至LDO1或MCU_3V3。I2C使用2.2k电阻上拉至MCU_3V3。 * 最后是LDO（低压差线性稳压器）输出部分，**如图右下方区域**。该部分在功能框图中同样为独立区域，需要外部接入系统供电ISPOUT。PWROK为MCU使能引脚，RESET按键接在MCU的EN管脚上可以实现MCU的重启，上拉至MCU供电脚。DC3SET为DCDC3电压设置管脚，接APS或LDO1为3.3V/2.5V，接地为1.8V，悬空为1.2V/1.5V。 *  ### 模块外围电路 **下图中写的很详细，不在赘述** *  ### 电源模块测试底板V1.0 **如上图引出了所有的功能，芯片外部可设置的一些引脚可以使用跳帽设置，并且加入了一个5V的DCDC升压，用以基本测试，地线引出较少，可以自己酌情添加。或者根据要使用的主控芯片自己绘制一个测试板，我这个测试底板只是用以筛选哪家芯片合适以及基本的功能测试，因为自己直接画了ESP32的测试板所以没有再继续优化这个底板（已优化，见以下）。** ### 电源模块测试底板V2.0 **因为大多数人还是不太好理解怎么测试，外围怎么画，所以又抽时间出来搞了个底板，所有资料见以下工程即可** ##### [AXP202测试底板V2.0](https://oshwhub.com/mondraker/di-ban-axp202-dian-yuan-mu-kuai-di-ban) ### 电源模块在电路中的接线 **相较于普通的I2C模块，电源管理模块还要给主控芯片提供电源，除此之外，AXP202必须在开机状态下，一定要共地，否则两者之间是无法正常通信的。** *  **这是更通俗一点的框图，不理解的话可以去[底板的工程](https://oshwhub.com/mondraker/di-ban-axp202-dian-yuan-mu-kuai-di-ban)里学习，那里介绍的详细一点** *  ### PCB参数与邮票孔处理注意事项 **下单打1mm（下面图是1.6mm的非常厚，仅用以演示），四层。不需要半孔工艺，回来之后是卷边的，需要先用镊子把半孔里多余的铜抠出来，然后用800目左右砂纸磨掉就行了。（以下是简单的步骤演示）** * 处理前（银色代表OK，黄色代表不OK） *  * 处理中（镊子挑出来） *  * 处理中（挑出来之后） *  *  * 处理中（打磨打磨） * 没图了，别太用力就行，磨一磨看一看，别把板边的铜磨出来了。 * 处理后（自己可以用更高目砂纸精细打磨一下） *  ### PS **模块上面那个洞是为了方便拆装的** *  ## 软件部分 ### **[GitHub链接](https://github.com/HwzLoveDz/AXP202-PMIC)** ### **[Gitee链接](https://gitee.com/mondraker/AXP202-PMIC)** ### 声明： * axp20x库以及Arduino相关例程，均来自于Lewis He大佬，感谢大佬的开源（开源协议：MIT） * 原GitHub链接： github:https://github.com/lewisxhe/AXP202X_Libraries * 后续自己的例程都将围绕该库编写，自己添加了其它一些常用的寄存器与功能，比如LED指示灯的充电控制等等，以后的修改将同步更新至GitHub/Gitee ### 说明： * 该库同时兼容AXP173/192/202等 * 基本实现了芯片所有的功能 * 代码中有相关功能注释，可以配合官方寄存器文档进行学习与编写 * 代码中使用独立的I2C接口进行编写，移植至其他平台只需要写一个接口库即可，非常方便 * **代码中有疑惑可以参照这一篇开源的[AXP173](https://oshwhub.com/mondraker/axp173)进行学习，或者进群轰炸我** ## 视频以及相关链接部分 * **[GitHub个人主页](https://github.com/HwzLoveDz)** * **[Gitee个人主页](https://gitee.com/mondraker)** * **[b站个人主页](https://space.bilibili.com/240319986)** **（这里有这次的AXP202(QFN)芯片焊接教程哦）** * **[在线BOM地址](https://easyeda.online/ibom/d5313712.html)** **（朋友开发，和ibom一样，但是是在线的，并且手机也可以浏览，后期会出一期文章重点介绍他）** * **QQ交流群号：735791683** * **器件购买链接在附件BOM中** * **更全的软件资料都打包在GitHub，登不上GitHub的可以加群下载，因为资料需要实时更新，不在这里给审核添麻烦了**