SIMCom常见模组外围电路设计

最近一直在搞SIMCom的模组外围电路设计，现在整理一下外围电路设计思路。

1.电源方案

这类通信模组一般瞬间电流可以达到2A左右，所以在供电方案上需要十分注意，否则很容易造成模块死机或者重启。供电方案可以采用DC-DC、LDO或者DC-DC+LDO方案，除了基本的电源芯片，由于模组的瞬间电流比较高，所以在模组的电源的电容配置也需要考虑。

（1）DC-DC方案

优点：

①外部供电电压输入范围宽；

②电源效率高；

③电流比较大，一般可以做到2-3A；

④发热量低。

缺点：

①电源纹波比较大，需要在输出端增加一个磁珠，以改善电源质量；

②一般DC-DC方案所占PCB面积比较大；

③因为DC-DC采用PWM方式调节电压，所以会产生较大的干扰；

④静态电流高，不适合连续工作的低功耗系统。

常用的DC-DC芯片有：MP1482、MP2303、LM2596ADJ等。

（2）LDO方案

优点：

①纹波低，输出电压稳定；

②线性器件，很少有干扰问题。

缺点：

①效率低；

②发热量大；

③输入电压不能做到很宽（输入输出压差太大，耗散功率大）。

这种芯片很多厂家都在做，比如TI、芯龙等等，一般SIMCom推荐的芯片是MIC29302。

（3）DC-DC+LDO方案

这种方案是通过DC-DC将外部电压降低到5V左右，在用LDO把电压降到4.2V。

优点：

①效率高；

②纹波低，输出电压稳定。

缺点：

①BOM成本高；

②和DC-DC方案一样，干扰比较大。

（4）模组供电接口电容及保护配置

推荐外部电容220uF钽电容*2+1uF陶瓷电容+33pF陶瓷电容+10pF陶瓷电容+5.1V/500mW齐纳二极管，这些器件要靠近模组放置。齐纳二极管不能省，很多情况下都是因为电源线的ESD干扰导致模块损坏的。如果电源电路不能提供足够的2A电流，建议适当增加电容容量，电容容量不小于1000uF，当能提供2A电流时，电容容量不小于330uF。保证模块发射是电压跌落小于300mV。

（5）其他

①电源线线宽不能低于80mil，最好在PCB的同一侧布线；

②模组最好增加断电功能，以防止模组死机，可以采用MOS管或者直接控制电源芯片的使能脚。

2.与MCU连接问题

（1）串口接线问题

模组一般都会提供一个全功能串口，如果MCU串口速度足够快，可以只连接RX和TX，若MCU串口速度比较慢，建议硬件流控相关引脚也要连接上。

两种接法如下图所示：

（2）接口电平问题

SIMCom的模组常见的I/O电平标准为2.8V和1.8V。

当I/O电平为2.8V，MCU为3.3V电平时，可采用电阻分压方式来转换I/O电平，如下图所示：

当当I/O电平为1.8V，MCU为3.3V电平时，最好采用专门的电平转换芯片，例如SIMCom官方推荐的TXB0108，电路图如下所示：

（3）其他

其余I/O根据需要连接，比如模组状态引脚等。建议在模组和MCU连接的引脚上串接51欧电阻，用以增强保护和解决一些EMI/EMC问题。

3.开关机引脚处理

开关机电路参照下图即可：

三极管选用常用的小功率NPN三极管即可，还可在开关机引脚上增加一个100nF的电容和一个TVS管，以增强对模块的保护。

4.SIM卡接口

SIM卡通信速率比较高，并且SIM卡内部无保护电路，所以在设计的时候需要格外注意，否则容易引起无法识别SIM卡、掉卡或者是SIM卡损坏的情况。SIM卡电路如下图所示：

需要注意的是：

①SIM卡引线最好控制在10cm以内，以5cm以内为优；

②SIM_RST、SIM_CLK和SIM_DATA需要串接上51欧电阻用以做阻抗匹配，对地接22pF电容，防止射频干扰；

③ESD器件结电容不能大于50pF；

④SIM卡走线要远离电源、天线和高速信号线；

⑤SIM卡的地要和模块的地保持良好的连通性，保证等电位；

⑥为防止SIM_CLK对其它信号造成干扰，建议将SIM_CLK做包地处理。

5.天线接口处理

天线参考电路如下所示：

在设计中应保证50欧阻抗，以方便射频工程师调试，阻抗设计使用Si9000软件设计即可，匹配电路应预留，射频测试头看实际情况是否保留。注意天线电路要远离电源。

至此SIMCom模组设计完成。

本博文部分内容摘自SIMCom官网文档。

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