2.3 基带电源电路
基带电源芯片U3 RF的作用是将BATT电压转换为RF部分电路所用的各种电压,另外基带电源管理芯片还集成了时钟产生电路,产生19.2MHz、32.768kHz的时钟信号。 1.基带电源管理电路控制信号
基带电源管理电路控制信号主要来自于基带处理器U1 RF和应用处理器U1 AP,它们工作的先后顺序请参考上面介绍的时序图。
基带电源管理电路控制信号如图19所示。
基带电源管理电路U2 RF的1、2脚外接19.2MHz时钟,19.2MHz时钟信号从U2 RF的19、25脚输出,32kHz时钟信号从U2 RF的26脚输出。
2.基带电源管理电路供电输出
基带电源管理电路有多路供电输出,给射频处理器及附属电路提供电源。
2.4 基带Nor Flash电路
基带处理器MDM9615M使用了MX25U1635E型号(U6 RF)Nor Flash,Nor Flash和基带处理器之间的通信使用了SPI接口。存储射频部分射频参数,通过SPI总线与基带进行通信。 1. SPI接口
SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口),它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPl有三个寄存器,分别为控制寄存器SPCR、状态寄存器SPSR和数据寄存器SPDR。
外围设备包括FLASH、RAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。SPI总线系统可直接
与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口,该接口一般使用4条线:串行时钟线(SCLK)、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线NSS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。 SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输,在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,低位在后,为全双工通信,数据传输速度总体来说比I2C总线要快,速度可达到几兆比特每秒。 接口包括以下4种信号。
.MOSI一主器件数据输出,从器件数据输入。 .MISO一主器件数据输入,从器件数据输出。 .SCLK-时钟信号,由主器件产生。
.NSS一从器件使能信号,由主器件控制,有的芯片会标注为CS(Chip Select)。
在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻址操作,而且为全双工通信,显得简单高效。在多个从器件的系统中,每个从器件需要独立的使能信号,硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。 2. Nor Flash电路
基带处理器MDM9615M的Nor Flash电路如图22所示。
三、应用处理器及工作原理 2013年,在苹果公司新品发布会上,最为亮眼的当属iPhone 5S搭载的采用64位架构的A7处理器了。增加的寄存器,让A7的计算更有效率,显著提高了编码和解码这类计算任务的表现。同时,更高的时钟速度和改进的GPU将使新的iPhone 5S产生质的飞跃。但是64位处理会消耗更多的内存。 3.1 应用处理器电路框图
iPhone 5S手机的应用处理器是CPU+PSRAM模式,是整机的中央处理器,由整机系统的核心运算和控制+系统运行内存组成,主要功能包括: (1)整机系统的核心算术和逻辑运算;
(2)存储器(内存PSRAM,开机引导程序存储器,大容量程序存储器NAND FLASH)管理; (3)I/O端口管理与数据交换(I2C、I2S、UART、SDIO、GPIO、USB、MIPI等); (4)外围设备的管理以及控制; (5)其他逻辑控制;
(6)DDR内存(1GB)叠加在CPU上构成POP。
在iPhone 5S手机中,除了射频部分外,所有的功能都是由应用处理器U1 AP直接控制完成的。从电路结构来看,可以分为显示模块(包含摄像头部分)、多进多出控制模块、存储器模块、传感器模块、音频模块和电源模块等。
iPhone 5S手机应用处理器电路框图如图24所示。
iPhone5S手机的应用处理器电源电路集成了供电和充电这两部分功能,为应用处理器电路提供各种供电需求,具体功能描述如下:
(1)将USB或BATT电压转换成应用处理器部分电路所需的各种工作电压; (2)产生CPU复位信号; (3)RTC时钟基准;
(4)具备电压控制(输出、关闭)功能及马达接口; (5)电池充放电管理; (6)USB供电模式; (7)温度检测。
1.电源电路开机时序
iPhone 5S手机电源电路开机时序如图25所示。
电源电路开机时序如下:
(1)电池直接给电源管理器供电,电源管理器输出PP1V8 Always电压至开机触发脚,此时做好开机准备。
(2)按下开机键开机触发引脚电平被拉低,触发电源管理器开始工作电源管理器输出各组电压给各个模块正常供电。
(3)当CPU供电正常,CPU工作时开始为CPU提供工作频率,同时电源管理器给CPU输入复位信号,当CPU完成复位后开始读取NAND Flash的开机引导程序并进行开机自检。
(4)CPU开机自检通过后,会输出开机维持信号给电源管理器,使电源管理器输出稳定的电压给各个模
块供电。
2.电源供电
应用处理器电源U7供电电压由电池接口J6的5、6脚提供。
当接入充电器时,充电电压信号PP5V0_USB CONN经过Q2、U2送到电源管理芯片U7的L1、L2、M1、M2脚。
电源管理芯片U7的G1、G2脚输出PP VCC MAIN电压,分别送到显示电源U3、LCD背光U23、MESA升压芯片U10等电路。电源管理芯片U7分别输出多路Buck、VLDO电压为各部分芯片提供供电。 电源供电框图如图27所示。
3.充电电路
当插入充电器后,PP5V0 USB CONN电压通过Q2转变为PP5V0 USB_PROT电压输入电源管理芯片U7和多功能开关U2,U2发送一个OVP SW EN L信号给U7,U2检测PP5V0 USB PROT的电压在所规定的范围内,正确则U2导通,发送一个PMU HOST RESET信号给U7,使U7正常工作,同时接上电池,电池输断个PP BATT VCC电压给U7,U7发送一个PMU SENSE信号检测PP BATT VCC电压,如果PP BATT VCC电压不够则PP5V0 USB PROT电压通过PMU开始为电池充电。 充电电路框图如图28所示。
Q2是充电电压过压保护管,避免充电电压过高对手机芯片造成损害,应急维修的时候Q2可以短接,Q2过压保护管如图29所示。
4.应用处理器温度保护电路
应用处理器部分的温度保护电路由电源管理芯片完成,保护手机避免在过高温度的环境中使用而可能造成的损坏。
5.应用处理器电源管理Buck电路
在应用处理器电源管理电路中使用了多个Buck(降压式变换电路)电路,多路Buck好处是为了让多核CPU在处理数据时不会相互干扰,用一个Buck可能负载过大,承受不了这么高的电流。 (1)Buck电路工作原理
DC/DC Buck称作直流开关型降压稳压器,又叫做直流降压斩波器,DC/DC Buck就是使用电感和电容作为能量存储器件,实现从高压到低电压的转换,通过开关管的导通时间使负载得到恒定的输出电压。 Buck电路框图如图31所示。
在图31中,L是储能滤波电感,它的作用是在控制开关接通期间限制大电流通过,防止输入电压直接加到负载上,对负载进行电压冲击,同时对流过电感的电流转化成磁能进行能量存储,然后在控制开关关断期间把磁能转化成电流继续向负载提供能量输出;C是储能滤波电容,它的作用是在控制开关接通期间把流过储能电感的部分电流转化成电荷进行存储,然后在控制开关关断期间把电荷转化成电流继续向负载提供能量输出;VD是整流二极管,主要功能是续流作用,故称它为续流二极管,其作用是在控制开关关断期间,给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。 (2)Buck输出电路框图
应用处理器电源管理U7的Buck输出电路共有11路,框图如图32所示。