2.1 电源管理单元

2.1.1 电池供电与检测

1.电池接口

iPhone 2G手机电池的三条导线被直接焊接在手机无线通信电路板上的电池接口CON7(CON7被用来连接通信电路板与应用基带电路板)。电池接口CON7有三个接点,它们分别是电池电源BATT_VCC、电池温度检测NTC与电池电源地,如图2.9所示。

2.电池温度检测

电池的温度检测端口经接口CON7的12脚连接到应用基带单元中U430电路。NTC信号经R41到U430的14脚(参见图2.13)。U430的15脚输出电池温度检测电路的偏压,经R214、R41和接口CON7的12脚连接到电池内的热敏电阻。

图2.1 iPhone 2G手机通信PCB元件布局图1

图2.2 iPhone 2G手机通信PCB元件布局图2

图2.3 iPhone 2G手机应用基带PCB元件布局图1

图2.4 iPhone 2G手机应用基带PCB元件布局图2

图2.9 电池接口电路

电池内热敏电阻连接到地,它的阻值会随电池温度而变化。如果电池温度达到50°C,热敏电阻阻值变小,NTC电压会降低到0.29V,充电功能被禁止。如果NTC电压高于0.74V,充电功能也会被禁止。

3.供电通道

电池电源BATT_VCC被直接送到功率放大器模组U80电路。

但是在iPhone 2G手机中,电池电源并不直接给无线通信单元的电源管理器供电。电池电源BATT_VCC经电子开关Q5为通信单元提供电源。应用基带处理器U200输出控制信号BB_ON*,通过图2.10所示的电路转换后,输出BB_PMU_ON*信号。BB_PMU_ON*信号经接口CON7的16脚连接到Q5的栅极,控制Q5电路的工作。当BB_ON*信号为低电平时,BB_PMU_ON*信号为低电平,Q5的源极与漏极导通,电池电源经R49、Q5给无线通信部分的电源管理器U130(PMB6812)电路供电。

图2.10 BB_PMU_ON*信号转换电路

电池电源BATT_VCC经电流检测电阻R49输出BATT_VCC_CURSNS电源,经电路板连接器CON10的2、4、6、8脚连接到应用基带电源,为应用基带电路供电。

BATT_VCC_CURSNS电源被送到应用基带部分USB电源控制与充电控制器U430的2、4、5脚,然后从U430的1、3、8脚输出VCC_MAIN电源,给应用基带部分的各单元电路供电。

4.电池电压检测

在iPhone 2G手机中,无线通信单元与应用基带单元都会对电池电压进行检测。在无线通信单元,电池电源BATT_VCC由R42、R50组成的分压器分压后,输出电池电压检测信号BATTVMON到基带处理器U120的V16脚,如图2.11所示。

图2.11 无线通信部分的电池电压检测

在应用基带的电池检测方面,电池电源直接被用作电池电压检测信号BATSNS。BATSNS信号经接口CON7到应用基带部分的电源管理器U110的1脚。

5.电流检测

在iPhone 2G手机中,使用了一个美信公司的微功耗精密电流检测器MAX4372(U60)来检测手机的工作电流和电池状态,其电路如图2.9所示。

R49是检测电阻。U60通过R49来获取检测电压。U60的A3脚输出电流检测信号CURRENT_SENSE,CURRENT_SENSE信号被送到基带处理器U120的V17脚(参见图2.11)。

2.1.2 USB充电

1.USB过压保护

当USB充电器连接到手机时,充电电源USB_PWR_NO_PROTECT经手机系统连接器CON9的25~29脚输入到图2.12所示的电路。图2.12所示的是USB过压保护电路,以防止充电电源过高而导致手机故障。

正常情况下,U220的4脚输出高电平,控制Q15导通,USB_PWR_NO_PROTECT电源经Q15输出USB_PWR电源到USB充电控制电路与USB电路。

图2.12 USB过压保护电路

2.USB充电控制

iPhone 2G手机采用Linear Technology的LTC4066来实现USB充电控制,其电路如图2.13所示。

图2.13 USB充电控制电路

当充电器未连接到手机时,电池电源经U430_2/4/5→U430_1/3/8通道输出,给应用基带的各单元电路供电。

当手机使用1394充电器时,充电电源FW_REG_PWR经R191到U430的20脚,控制启动充电电路。U430的17脚输出控制信号,控制Q6开始工作。FW_REG_PWR电源经Q6输出VCC_MAIN电源,给手机的各相关电路供电。同时,FW_REG_PWR电源经Q6→U430_1/3/8→U430_2/4/5通道给电池充电。

当手机使用USB充电器,或通过USB数据线连接到PC时,USB电源通过接口CON9到手机,经USB过压保护电路转换后,输出USB_PWR电源。

USB_PWR电源被送到U430的9脚。USB_PWR电源从U430的1、3、8脚输出,为手机的各相关电路供电,并通过U430的2、4、5脚给电池充电。图中的CHGR_SHUTDOWN、USB_1A、CHGR_SUSPEND是U430电路的控制信号,来自应用处理器U200。

2.1.3 1394充电支持

iPhone 2G手机提供1394充电器支持。1394充电器输出的充电电源比较高(12V),需要图2.14所示的电路进行转换。该电路采用的是Linear Technology的开关电压调节器LT3493。

充电电源FW_PWR经系统接口CON9的20~23脚线路输入到图2.14所示的电路。U9的6脚与5脚相连,一旦1394充电器连接到手机,U9电路就开始工作。1394充电器输出的FW_PWR电源经U9电路转换后,输出4.7V左右的FW_REG_PWR电源,为手机供电。

同时,该电路输出ADPTSNS信号到电源管理器U110的66脚,作为适配器检测输入信号。系统检测到该信号后,即可判断手机连接的是1394充电器。

图2.14 1394充电电源转换电路

2.1.4 开机触发

iPhone 2G手机开机键可被用于开、关机操作,也可与【Home】键一起配合,使手机进入固件升级所需要的恢复模式。

开机按键的一端连接到地,另一端经接口CON29的11脚连接到图2.15所示的开机信号电路。U430电路输出的VCC_MAIN(参见图2.13)电源经R227为开机按键提供上拉电源。当开机键被按下,并保持足够的时间时,产生一个低电平的开机触发信号PWR_KEY*。PWR_KEY*信号被送到应用基带电路中Q5的栅极、U47和U46电路。

一旦电池电源被加载到电源管理器U110,U110的内部电源电路就开始工作。U110的11脚为U47电路提供VISA电源。PWR_KEY*信号被送到U47的A1脚。U47电路输出低电平的开机触发信号,到电源管理器U110的40脚,触发U110内的开关机控制电路开始工作,U110进入待机模式。

Q5的漏极输出高电平的HOLD_KEY信号到应用处理器U200。

U110电路输出的SDRAM+1.8V电源给U46电路供电。PWR_KEY*信号被送到U46的A1脚。U46电路输出高电平的POWER_ON信号,到电源管理器U110的35脚,控制U110进入激活模式。

图2.15 开机信号电路

2.1.5 电源输出

1.应用基带电源

电源管理器U110为应用基带部分提供多个不同的基带电源,如图2.16所示。其中,+1.0V电源主要给应用基带处理器U200电路供电。SDRAM+1.8V电源除用于U200内的存储器电路外,还给应用基带的其他多个单元电路供电。

ACC_3.3电源为附件电源。VDD_VIDEO_3V电源给U200内的视频处理电路供电。VDD_LCD用于显示电路,CODEC_3.0电源用于语音编译码器电路。NAND_SUPPLY_LDO电源给大容量存储器U290电路供电。

图2.16 应用基带电源

2.无线通信射频电源

无线通信部分的电源管理器U130由应用基带处理器U200输出的RAIDO_ON信号触发启动。通信基带处理器U120通过I2C总线来控制电源管理器U130电路的工作。

RADIO_ON信号经电路板连接器CON10的1脚连接到电源管理器U130的4脚。U130提供无线通信基带电源与无线通信射频电源,图2.17所示的是U130的无线通信射频电源。其中的VDD_BTIO_1V8为蓝牙电路供电;VDD_RF2V8电源为射频信号处理器U230电路供电;VDD_VCXO电源为射频单元的系统时钟电路供电。V_SD电源为无线通信的各单元电路供电。

图2.17 U130的无线通信射频电源

3.无线通信基带电源

电源管理器U130提供多个无线通信基带电源,如图2.18所示。其中的VDD_RFCORE电源为射频处理器U230的数字电路供电。VDD_DSP电源为基带处理器U120的内核电路供电。VDD_SG2CORE电源为U120与U230的数字电路供电。VINT电源为无线通信的各单元电路供电。VSIM是SIM卡电源,为SIM卡与SIM卡接口电路供电。VDD_WLAN_2V85为WLAN电路供电。VDD_BT_2V85为蓝牙电路供电。VANA是模拟电源,为无线通信部分的模拟电路供电。VRTC是实时时钟电源,为实时时钟电路供电。VDD_WLANPA_BIAS_3V1为WLAN部分的功率放大器电路供电。

图2.18 无线通信基带电源