低功耗总翻车？你需要先搞懂Vref

通信模组凭借卓越低功耗性能，成为电池供电型物联网设备的优选，其外部 “电源” Vref 巧妙利用 AGPIO 在低功耗模式下的保持特性，为小电流参考电路提供稳定电平，深入理解 Vref 的本质与使用限制，可帮助低功耗产品设计规避常见陷阱。

一、外部“电源”Vref的本质

此处为 “电源” 添加引号，关键在于它不属于实际供电单元，既不来自模组内置 DCDC，也非片内 LDO，其本质是一颗 AGPIO 引脚；在模组中，Vref 常规对应 PIN99:GPIO23。

在低功耗模式下，如：

pm.WORK_MODE,1

pm.WORK_MODE,3

Vref可以保持固定高电平输出，从而作为外部电路的“参考电源”使用。

二、为什么要使用Vref？

为什么要使用Vref，要从VDD_EXT的局限说起。我们在VDD_EXT章节中对VDD_EXT一个重要特性的介绍。

• VDD_EXT标称输出电流最大至200mA，但是VDD_EXT同时用于模组芯片内部和外部，为了保证内部该电压域负载的使用稳定性，请保证外部负载消耗电流不要超过50mA。

• VDD_EXT在低功耗模式pm.WORK_MODE,1状态下间歇性输出，频率和与通信协议要求的时间间隔相同，通常为0.64S/1.28S/2.56S中的一个。

因此，在可能影响低功耗模式pm.WORK_MODE,1下中断唤醒的场合，要避免使用VDD_EXT做上拉电平用，比如UART1电平转换电路（UART1为LPUART，低功耗模式pm.WORK_MODE,1 下可被唤醒）。

如下图所示：UART1电平转换电路里出现的VREF，就是对外“电源”——Vref。

如果图中的VREF电源使用的是VDD_EXT，那么低功耗模式pm.WORK_MODE,1 下模组的UART1_RX频繁的高低电平变化就会将模组唤醒，进而导致模组退出低功耗模式而功耗无法降低。

也正是因为类似场景的需要，所以会将譬如PIN99:GPIO23这样的AGPIO固定输出高作为Vref使用。

一般来说，如果没有其它特殊情况，都是将PIN99:GPIO23作为Vref参考电压使用。

三、Vref的特性要点

Vref本质上指的是AGPIO3-8这6个GPIO，对应GPIO23~28。

具有以下特性：

• 在低功耗模式pm.WORK_MODE,1和PSM+模式pm.WORK_MODE,3下，可以保持固定高电平输出。

• 输出电流能力有限：单个AGPIO最大输出电流仅5mA，且这6个GPIO的总输出电流也不超过5mA。因此，它不能驱动大功率负载，只能用于微功耗的参考电压或上拉用途。

在模组的实际应用中，一般默认固定推荐PIN99:GPIO23作为Vref使用——当然其它5个管脚GPIO24-28，如果软件设置为一直输出高，也可以作为Vref使用；GPIO23当然也是一个普通的AGPIO，如果不做Vref，本身与GPIO24-28没有任何区别。

四、Vref的典型应用场景

Vref适用于需要低功耗且稳定参考电压的场景，下面是几个典型的应用案例。

4.1 UART1电平转换电路的上拉电源

• 解决VDD_EXT间歇性输出导致的误唤醒问题
• GPIO23提供稳定高电平，确保休眠期间UART1可靠工作

4.2 SIM卡插入检测

在SIM卡热插拔检测电路中，常用Vref给USIM_DET（WAKEUP2）提供上拉。

说明！图中的VREF_VOLIT就是Vref，在不同的原理图中可能存在不同的命名。

4.3 通信定位二合一模组中的备用供电

• 在Air780EGP、Air780EGG、Air780EGH、Air8000G等型号中，Vref用来作为内置GNSS定位芯片的备用供电电源使用。

• 在Air780EGP/EGG中：

  也作为加速度传感器G-Sensor的供电电源使用。
  这两处的耗电都非常小，100uA以内，可以满足。

4.4 特别说明

再次强调一下，当前模组、开发板、核心板或对外资料中，都是拿PIN99:GPIO23作为Vref使用的，但并不妨碍GPIO24-28也可以作为Vref，也并不妨碍PIN99作为GPIO23使用。

需要特别指出的是：

如果你的硬件需要在休眠状态下(低功耗模式pm.WORK_MODE,1 和 PSM+模式pm.WORK_MODE,3)也可以稳定输出的电源，请根据需要选择外置的DCDC或者LDO。

VDD_EXT在休眠状态下不可以稳定输出；Vref压根就不是“电源”，请特别注意！

五、Vref的使用方法

使用Vref功能的顺序是，先将PIN99配置为GPIO23，再将GPIO23设置为输出高。

需要提醒的是：GPIO23作为Vref使用时会增加系统功耗，通常会增加100uA+，一般不超过200uA，请根据自己应用的定义和需要谨慎设计。

5.1 将PIN99配置为GPIO23

通过LuatIO工具进行配置，使用中可参考资料中心LuatIO使用教程：

https://docs.openluat.com/air780epm/common/luatio/

5.2 配置GPIO23输出高点平

六、模组的出厂默认设置*

各型号模组对Vref（GPIO23）的处理有所不同，使用时需注意：

6.1 Air8000系列模组

带Wi-Fi功能的型号（比如Air8000A、Air8000W），GPIO23用于控制Wi-Fi功能使能。

如果需要将Wi-Fi芯片关闭以节省功耗：可以使用pm.power(pm.WIFI, 0)关闭。

pm.power(pm.WIFI, 0)本质上是控制GPIO23输出低。

6.2 Air780Exx系列模组

带GNSS定位的型号——比如Air780EGH、Air780EGG、Air780EGP，GPIO23模组内部皆有使用，默认输出高。

外部需要更改其状态时，需注意如下事项：

• Air780EGP和Air780EGG这两个型号，内置G-Sensor后，必然会暂用系统的资源，比如G-Sensor的供电控制，比如G-Sensor判断振动后的中断输入，比如I2C1的占用等；

• 对于Air780EGP和Air780EGG这两个型号，I2C1内部挂载了G-Sensor，如果还需要在模组外部挂载其它外设时，比如摄像头，此时务必要保持GPIO23为默认的输出高状态，不可将GPIO23改为输出低的状态，否则会影响该I2C1总线的正常初始化；

• 另外，Air780EGH内部用于GNSS芯片的后备供电，以便星历保持，在需要时热启动；Air780EGP和Air780EGG除给GNSS芯片后备供电外，还给G-Sensor供电；将GPIO23设置为输入可以进一步降低功耗，代价是关闭了G-Sensor震动唤醒和GNSS备电不再支持热启动两个功能，可根据实际场景进行选择和设置。

以下是Air780EGP/Air780EGG两款模组中内部占用的信号管脚，以及对应的详细说明：

6.3 其他型号

其它型号GPIO23没做处理，也没有根据是否启用SIM2做GPIO23强制输出高的设置，需要自己手动设置。

这个很实用的Vref，它不是真电源，而是一个能在休眠时保持高电平的 GPIO 口。用它做小电流参考电平，能避免设备被误唤醒，让低功耗更稳。它电流很小，只适合微功耗电路，不同型号引脚用法不一样，用对了设备开发过程中能少踩很多坑。

今天的内容就分享到这里了。