3.3 平板电脑电源电路概述
平板电脑电源电路分为分布式电路结构和集中式电路结构两种形式。分布式电路结构由多个独立的电源IC模块组成,具体的电路组成见后文;而集中式电路结构则由一个或两个电源IC组成,内含多路电源,具有体积小、耗电少、智能化程度高等优点。
3.3.1 开机电路简介
电源的开机电路有以下4种方式。
① 直接由拨动开关来控制整机电源通断的接法,即直接切断电源或连至电源。
② 开关机按键接到某个电源IC的某个引脚上,如“EN”引脚、“ON”引脚等。
③ 开关机按键接到处理器CPU的某个引脚上,如PWRKEY等。
④ 开关机按键接到电源管理单元PMU/PMIC上。
3.3.2 平板电脑的启动过程
通过学习平板电脑的启动过程,可以更深入地了解平板电脑的工作原理。
平板电脑中的CPU加上正确的电源,加上时钟信号,然后进行CPU复位,复位之后,CPU便对内核(硬件部分的核心部件/组件)进行初始化。所谓初始化,就是CPU运行一段叫U-Boot(有的叫Bootloader)的代码,对PLL单元、MPU单元、中断向量表、存储器,以及堆栈看门狗定时器、地址映射、相关寄存器等进行初始设置,为下一步的正确运行初始化好工作环境。初始化完成后,CPU会将NAND Flash中的代码复制到RAM中,使CPU从内存RAM中读取代码并执行。同时,开始对CPU的组件及外围设备进行初始化。例如,对各种接口的控制器、各种组件设备进行初始化,初始化完毕以后,有一些平板电脑在此设计了一个等待用户按键的交互操作(对于具体细节,不同的平板电脑会略有差别),等待用户按下某个键或多个键。根据用户所按按键的不同,进入不同的界面,以方便对平板电脑的检测和维护。例如,进入Recovery模式,进行一些操作;或者进入Fastboot模式,进行另外一些操作;或者进入其他模式,运行一些其他的操作。如果CPU发现没有按键被按下,则开始加载(Loading)内核代码Kernel。Kernel是属于操作系统的代码,如Linux等。至此,对平板电脑的控制,将由操作系统来管理,也就是控制权交给操作系统了。操作系统会加载文件系统,运行第一个程序—ini程序,启动一些服务程序,启动后台程序zygote,再启动系统服务程序System Server,将一些外围组件的功能开启。随后,便显示平板电脑的桌面。至此,平板电脑开机的程序加载完成,平板电脑的启动过程完成,用户可以对这台平板电脑进行操作了。
3.3.3 常见的8种开机电路
(1)简单的拨动式开、关机电路如图3-50所示。
![](https://book.img.zhangyue01.com/group61/M00/79/DD/CmQUOF-em-yEYRU5AAAAAGASPKc803165628.jpg?v=OmtOcd8B&t=CmQUOF-em-w.)
图3-50 简单的拨动式开、关机电路
直流电压或USB接口电压是5V,经过电容滤波、小阻值电阻限流,再经二极管D1给电池充电。同时经二极管D1给整机供电,当不接直流电压或USB 5V时,电池电压经过拨动开关K给整机供电或断开整机供电。
(2)另一种拨动式开、关机电路如图3-51所示。
![](https://book.img.zhangyue01.com/group61/M00/7A/2F/CmQUOV-em-2EPt6JAAAAALRNdlI703716085.jpg?v=KglWkF4K&t=CmQUOV-em-0.)
图3-51 拨动式开、关机电路
这种拨动式开、关机电路的原理是从直流电源DC IN端输入外接电源电压,经过R11和R12分压得到表示直流外接电源接入的直流电源信号,送给CPU电路作检测用,然后经二极管D8,再经电阻R2给电池充电,同时经过拨动式开关S2给整机供电。同样,也可以通过USB接口供电,USB电压从USB IN处输入,经过R14和R20分压,得到USB电压。已接入的USB电压检测信号送给CPU,然后经过二极管D3,再经电阻R2给电池充电,同时经开关S2给整机供电。当不外接直流电源,同时也不接USB端口USB IN时,整机供电则由电池提供,电池电压经过S2给整机供电。
(3)采用稳压IC的拨动式开、关机电路如图3-52所示。
![](https://book.img.zhangyue01.com/group61/M00/79/DE/CmQUOF-em-2EC1rcAAAAAMaBIKk719747016.jpg?v=Zq4OV6Vu&t=CmQUOF-em-0.)
图3-52 采用稳压IC的拨动式开、关机电路
通过调整R13和R15两个电阻值的大小,可以调整输出电压的大小。
(4)带有充电电路(充电IC)的拨动开关式开、关机电路如图3-53所示。
![](https://book.img.zhangyue01.com/group61/M00/79/DE/CmQUOF-em-2EG4b5AAAAAEzZFmI446965246.jpg?v=R189P2Kr&t=CmQUOF-em-0.)
图3-53 充电IC的拨动开关式开、关机电路
当有外接电源时,由外接电源经过二极管D7和D5,再经过拨动开关S4,给整机供电,同时给充电控制IC端加电,由充电控制IC完成对电池的充电,当没有外接电源输入时,则由电池经过场效应管Q33,再经过拨动开关S4,给整机供电。
(5)非拨动开关式的按键开机电路如图3-54所示。
![](https://book.img.zhangyue01.com/group61/M00/7A/30/CmQUOV-em-2EN4HbAAAAADTCAUs203414475.jpg?v=b9ncsHP_&t=CmQUOV-em-0.)
图3-54 非拨动开关式的按键开机电路
当按下开机按键时,Q6导通,Q1导通,经过电感、电容、二极管组成的滤波电路滤波后,给整机供电,当整机供电正常后,由CPU或其他电路送出一个电压保持信号,即HOLD信号,使Q7导通,同时也使Q1导通,这时,即使开机按键断开,也能继续给整机供电。
(6)控制电源IC引脚的按键开机电路如图3-55所示。
基本原理同按键式开机电路一样。
(7)开机按键接在PMU或PMIC上的开机电路如图3-56所示。
![](https://book.img.zhangyue01.com/group61/M00/79/DE/CmQUOF-em-2EGLaKAAAAAFqkIts125989250.jpg?v=36LLnK-5&t=CmQUOF-em-0.)
图3-55 控制电源IC引脚的按键开机电路
![](https://book.img.zhangyue01.com/group61/M00/79/DE/CmQUOF-em-2EOl4hAAAAACl5PkU936658593.jpg?v=nzI82Z2p&t=CmQUOF-em-0.)
图3-56 开机按键接在PMU或PMIC上的开机电路
电源管理单元(PMU)平时由电池供电,因为电池只给PMU中很少的一部分电路供电,所以平时很省电,耗电电流大约只有几十微安,当按下开关按键S7时,PMU输出多组不同的电源给整机供电,当再次长按开关按健S7时,由于PMU能识别短按、长按,所以此时会关机。
(8)开机按键接在CPU上的开机电路如图3-57所示。
![](https://book.img.zhangyue01.com/group61/M00/7A/30/CmQUOV-em-2ERVNOAAAAAHWqjcM044574404.jpg?v=htCIoURc&t=CmQUOV-em-0.)
图3-57 开机按键接在CPU上的开机电路
开机按键接在CPU的某个引脚上,而CPU的供电则由稳压IC提供。因为此时CPU只有很少一部分电路在工作,绝大部分CPU电路没有电源,也不会工作,所以耗电极微。当按下开机键时,CPU输出电源开启的控制信号控制电源模块开启,输出电源电压,当再次长按开机按键时,因为CPU具有识别长按、短按功能,所以此时CPU就会输出电源关闭信号,将外部电源电压的输出全部关闭,完成关机。