本項目是一款智能家電飲水機方案的一部分(見下圖1、2),使用了一款比較小型的開關電源WX_DC12003,規格5V、700mA,再使用AMS1117-3.3穩壓后給ESP32供電。AMS1117-3.3供電方案是ESP32芯片資料提供的典型應用方案,然而實際使用的時候出現了ESP32
WIFI頻繁掉線的問題,特別是設備離無線路由器越遠越容易出現這個問題。
圖1 智能家電物聯網
圖2 使用AMS的PCB
問題排查:
在完全排除軟件問題后,使用萬用表測量ESP32供電入口(3V3與GND)的時候發現會頻繁掉電,也就是3.3V有時會突然跳變0V,繼而分別排查AMS1117-3.3的輸出與輸入,最后發現是供電電壓會在4.7到4.85V左右變化,也就是開關電源在負載時電壓有所降低,特別是在ESP32搜索WIFI的時瞬間功耗會大一點。查得AMS1117-3.3的最小輸入是4.75V,所以供電不足從而導致ESP32芯片不斷重啟引起WIFI頻繁掉線。因項目需要WIFI和藍牙同時使用,且需要距離效果最好,所以主芯片不使用休眠或低功耗功能。主芯片設置為240MHz頻率的時候,藍牙和WIFI在廣播的時候瞬時電流最小到最大在70mA至400mA之間,時間在160ms左右,而開關電源參數上輸出電壓:5V±0.25V空載與滿載,輕載減15mV,重載時回升,50%負載的波紋60mV,在加上一些其他外圍電路,確實電壓會瞬間不滿足AMS1117-3.3的最小供電閾值。
問題解決:
找到問題后,解決方案有兩個,一個是換電源,一個是換一個低壓差的穩壓器。因為項目成本和大小原因,不能換電源(主要是因為功率更高的電源尺寸會更大),所以選擇別的低壓差穩壓器替代。經過對比,在世強平臺發現了潤石科技的RS3236-3.3低壓差穩壓器,根據其資料,輸入電壓最小可以是3.8V符合我們使用的情況,而且尺寸也比AMS1117-3.3更小,其他性能也不錯,如圖3、圖4。其特性有:
- 低輸出噪音
- 低壓差
- 過熱保護
- 輸出電流限制
- 輸入電壓范圍3.8V-7.5V
- 500mA輸出電流
- -40°C至+85°C工作溫度范圍
- UTDFN-1x1-4, SOT23-5,SOT353(SC70-5) 等封裝
圖3 RS3236-3.3 參數一覽
圖4 RS3236-3.3 電壓范圍
RS3236-3.3與AMS1117-3.3的一些數據對比,在本項目中更適合選用RS3236-3.3。
圖5 參數對比
而且潤石科技的品質不錯,供貨也充足。最后根據資料又改了一版方案,使用潤石RS3236-3.3替代AMS1117-3.3解決了此類問題,如圖6,圖7。
圖6 修改圖1的穩壓器
圖7 使用RS3236的PCB