傳統(tǒng)電路的工作電壓通常都是很高的，這從CPU的工作電壓的發(fā)展也能看出來。

我剛參加工作的時(shí)候，所有接觸到的CPU的工作電壓都是5V的，常用的TTL電路的工作電壓也是5V，比較新的CMOS集成電路的工作電壓可以低到3V，但大多還是用在5V的環(huán)境下。但在后來就慢慢出現(xiàn)3.3V工作的器件了，再后來又有2.5V的，1.8V的，1.5V的，1.2V的。實(shí)際上，今天的CPU或MCU的核心工作電壓甚至可以低于1伏。電壓的降低使得器件的運(yùn)行速度得到極大的提高，CPU的集成度也不知道提高了多少倍，整體性能越來越強(qiáng)，很簡單的一顆MCU就可以比過去的大型計(jì)算機(jī)還要強(qiáng)，完全是一幅全新的圖景。

當(dāng)核心電路的工作電壓降低了的時(shí)候，完成電源供應(yīng)的芯片也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，低輸入、低輸出的器件會(huì)成為常見之物。以鋰離子電池為電源供應(yīng)的場合，很多電源器件的最低工作電壓都是2.xV，這樣的最低工作電壓可以滿足鋰離子電池的電能即將被耗盡時(shí)的需求，使得系統(tǒng)總是能夠在電池還有電時(shí)得到穩(wěn)定的電源供應(yīng)。

現(xiàn)在假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)以12V電源為輸入，系統(tǒng)需要1.5V和1V的兩組電壓，而且1V的電流消耗不是太大，這時(shí)候可能最好的做法之一就是使用一個(gè)Buck轉(zhuǎn)換器從12V經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到1.5V電壓，再經(jīng)一個(gè)低壓差的線性穩(wěn)壓器從1.5V轉(zhuǎn)換得到1V的輸出。這樣做的最大好處是避免了采用Buck轉(zhuǎn)換器得到1V的復(fù)雜性，成本也相應(yīng)得到降低，效率表現(xiàn)也還不錯(cuò)，因?yàn)橛镁€性穩(wěn)壓器從1.5V轉(zhuǎn)到1V的效率是比較高的。

當(dāng)我們要實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)想的時(shí)候卻會(huì)遇到一點(diǎn)問題，1.5V的電壓太低了，以這樣的輸入來工作的線性穩(wěn)壓器可能不能正常工作，即使能工作，其性能也不會(huì)太好。之所以如此，是因?yàn)闃?gòu)成線性穩(wěn)壓器電路的晶體管是需要有足夠的驅(qū)動(dòng)電壓變化空間的，其內(nèi)部的各種電路也需要有足夠的電壓才能表現(xiàn)出足夠好的性能。

解決這種問題的一種方法是從外部引入比較高的驅(qū)動(dòng)電壓，如下圖所示的樣子：

這個(gè)電路在應(yīng)用中看起來會(huì)稍顯復(fù)雜，因?yàn)橐胪獠扛唠妷壕妥匀恍枰鄳?yīng)的接口和一些輔助措施，還需要系統(tǒng)中一定要有相應(yīng)的高電壓存在，而這不是總是有保障的。

對(duì)于使用者來說，最簡單的電路還是像下圖所示的樣子：

從這個(gè)圖中你是看不出來什么特別之處的，但滿足低輸入電壓工作的能力已在器件自身內(nèi)部具備了，因?yàn)樗肓?a target="_blank">電荷泵，自動(dòng)在內(nèi)部將輸入電壓升高成為一個(gè)高電壓，使得內(nèi)部電路可以在低輸入電壓下也能工作得很好，下圖所示的內(nèi)部框圖中的VPUMP指示出了這個(gè)內(nèi)部電路的存在。

由于內(nèi)部Charge Pump的存在，RT9048的正常工作電壓可以低達(dá)1.4V，非常適合低輸入電壓場合的應(yīng)用。

在以計(jì)算機(jī)為核心的個(gè)人應(yīng)用中，最成功的接口應(yīng)該是USB。傳統(tǒng)的USB接口都以5V作為供電的標(biāo)準(zhǔn)電壓，但今天這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)升級(jí)了，5V這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)改變了，它變成了3.xV~20V可調(diào)的了，最大的工作電流可以達(dá)到5A，可以傳輸100W的電能，而且傳輸?shù)姆较蛞彩强梢愿淖兊?，這就是USB電源供應(yīng)（USB PD）協(xié)議給我們帶來的變化。

USB PD已經(jīng)有多個(gè)版本。它的第一個(gè)版本是通過傳統(tǒng)的USB總線的VBUS來進(jìn)行協(xié)議傳輸?shù)?，協(xié)議的傳輸過程通過高頻調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)基于傳統(tǒng)的總線接口，可惜完全沒有考慮到信號(hào)完整性的問題，幾乎成了一個(gè)廢物。

USB PD的第二個(gè)版本隨著USB Type-C接口的面世而出現(xiàn)，這讓它變得真正地實(shí)用化。C型接口具有專用的CC通道，它可以對(duì)USB接口中的各方特性進(jìn)行標(biāo)識(shí)，使得不同的設(shè)備、電纜可以順利實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，卻又不會(huì)超出各自的能力范圍，成為一個(gè)和諧的整體。USB PD借助C型接口的CC通道進(jìn)行信息傳遞，可讓USB連接中的各方能夠隨時(shí)進(jìn)行信息交流，根據(jù)實(shí)際的需要完成供需關(guān)系的調(diào)整，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)角色互換、電壓變換和電流限制的設(shè)定。

由于USB Type-C型接口以及在此基礎(chǔ)上的USB PD協(xié)議的諸多好處，一場新的變革正在全球發(fā)生，C型接口已經(jīng)成為眾多廠商的全新選擇，標(biāo)榜自己已經(jīng)采用了這一接口成為全新的廣告語，由此可見業(yè)內(nèi)人士對(duì)它是多么的看重。

去年（2015年）下半年，USB IF在美國組織了一次專門針對(duì)USB Type-C和PD相關(guān)產(chǎn)品的插拔大會(huì)，會(huì)議將各個(gè)廠商帶到現(xiàn)場的自有相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行互連測試，以此驗(yàn)證各家產(chǎn)品的兼容性、安全性等各個(gè)方面，既為各大廠商提供驗(yàn)證的機(jī)會(huì)，也將各大廠商的能力進(jìn)行了充分的檢驗(yàn)。立锜作為參與者之一，有幸成為在最后離開時(shí)還能帶走完好試驗(yàn)品的幾個(gè)廠商之一。之所以還有很多廠商不能帶走完好的試驗(yàn)品，是因?yàn)楹芏嘣囼?yàn)品都在插拔試驗(yàn)中陣亡了。

立锜帶去參加插拔大會(huì)的產(chǎn)品是采用USB PD協(xié)議的AC/DC適配器，它的電路圖大概是這樣的：

你從圖中可以看出來它是由RT7786和RT7207構(gòu)成的AC/DC電源轉(zhuǎn)換器，但這與傳統(tǒng)的AC/DC電源適配器可是有很大的差別，因?yàn)樗前凑誙SB PD的標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)的。用今天的標(biāo)準(zhǔn)符合狀況來看，它還支持USB PD 2.0/3.0/SCP/QC2.0/QC3.0，對(duì)于了解手機(jī)行業(yè)快充技術(shù)發(fā)展的人來說，這些標(biāo)準(zhǔn)我不用說你也是知道它們意味著什么的，只是我還沒有提到任何關(guān)于MTK（聯(lián)發(fā)科）的快充標(biāo)準(zhǔn)，它與前述的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是有差異的，而立锜作為聯(lián)發(fā)科旗下的電源產(chǎn)品供應(yīng)商，支持它的充電標(biāo)準(zhǔn)正是責(zé)無旁貸的。所以在實(shí)際上，這個(gè)方案也是滿足聯(lián)發(fā)科的快充要求的。

之所以RT7207能滿足那么多的標(biāo)準(zhǔn)，這是由它的應(yīng)用的靈活性決定的。實(shí)際上，它是一顆內(nèi)含32位MCU ARM Cortex-M0的器件，很多端口的用途都是可以根據(jù)需要改變的，只要它的內(nèi)部軟件根據(jù)需要稍作調(diào)整，全新的功能即可實(shí)現(xiàn)。所以，當(dāng)我看到媒體上說某某公司首先宣布自己支持什么協(xié)議的時(shí)候，我只能是偷偷的樂一樂。我們什么都不宣布，我們悄悄地做就是了，了解立锜的人自然知道我們在做什么，而他們正是立锜的真正用戶。

為了滿足USB PD協(xié)議的需要和直接對(duì)電池充電的需要，上述AC/DC轉(zhuǎn)換器的最低輸出電壓可以低到3V。3V的電壓對(duì)于某些應(yīng)用電路來說不是問題，但要驅(qū)動(dòng)外部的N-MOSFET就會(huì)有不足，RT7207內(nèi)部的線性電路工作起來也會(huì)有障礙。對(duì)于這樣的問題，它怎么辦呢？它也使用了電荷泵電路。下圖就是它納入電荷泵電路時(shí)的原理圖：

V5是RT7207的5V電源端子，它的供電來自芯片的電源供應(yīng)端VDD。當(dāng)VDD電壓太低時(shí)，圖中的驅(qū)動(dòng)器得到一個(gè)時(shí)鐘方波信號(hào)，其輸出端就會(huì)出現(xiàn)高低不同的脈動(dòng)信號(hào)，泵電容CCP在此脈動(dòng)信號(hào)的反復(fù)作用下充電、放電，V9端就得到足夠高的電壓了，最后在VG端就能輸出足夠高的驅(qū)動(dòng)電壓以驅(qū)動(dòng)外部同步整流MOSFET開關(guān)。納入了電荷泵電路的AC/DC適配器電路就如下圖所示的樣子：

關(guān)心USB PD應(yīng)用和USB Type-C應(yīng)用的讀者現(xiàn)今能在立锜的官方網(wǎng)站上看到的相關(guān)信息是極少的，這是因?yàn)榇祟悜?yīng)用涉及到的規(guī)格、需求都有太多的變數(shù)，而立锜能夠提供的產(chǎn)品又有很多，分別涉及供電端、用電端、電纜，實(shí)際的應(yīng)用過程需要很多的交流才能確定最后的方案。所以，當(dāng)你有特定的需求又不能得到滿足時(shí)，請及時(shí)與立锜的各業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)聯(lián)系，以便獲得專業(yè)的支持。