关于Charge，pump的介绍和应用

很多朋友对关于Charge，pump的介绍和应用不是很了解，艾巴小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

传统电路的工作电压通常很高，从CPU工作电压的发展也可以看出来。

刚参加工作的时候，我接触到的所有CPU的工作电压都是5V，常用的TTL电路的工作电压都是5V。相对较新的CMOS集成电路的工作电压可以低至3V，但大部分还是在5V的环境下使用。但是后来逐渐出现了3.3V工作的器件，然后出现了2.5V，1.8V，1.5V，1.2V的器件。事实上，今天的CPU或MCU的核心工作电压甚至可以低于1伏。

随着电压的降低，设备的运行速度大大提高，CPU的集成度提高了很多倍，整体性能越来越强。一个很简单的MCU就可以比过去的大型计算机还要强，这是一个全新的画面。

当核心电路的工作电压降低时，完成供电的芯片也会相应变化，低输入低输出的器件会成为常见的东西。当使用锂离子电池作为电源时，许多供电设备的最低工作电压为2.xV，可以满足锂离子电池在电量即将耗尽时的需求，使系统在电池仍有电的情况下，始终能得到稳定的供电。

现在假设一个系统以12V电源作为输入，系统需要1.5V和1V两组电压，1V的电流消耗不算太大。这时，最好的办法之一可能是用一个降压转换器从12V转换到1.5V，再通过一个低压差线性稳压器从1.5V转换到1V。

这种方法最大的好处就是避免了用Buck转换器获得1V的复杂性，成本也相应降低，效率性能也不错，因为用线性稳压器从1.5V转换到1V的效率比较高。

当我们想要实现上面的想法时，会遇到一个小问题。1.5V的电压太低，用这个输入工作的线性稳压器可能无法正常工作。就算能工作，性能也不会太好。之所以这样，是因为组成线性稳压电路的晶体管需要足够的驱动电压变化空间，其内部的各种电路也需要足够的电压才能表现出良好的性能。

解决这个问题的一个方法是从外部引入一个相对较高的驱动电压，如下图：这个电路在应用中会看起来有点复杂，因为引入一个外部的高电压自然需要相应的接口和一些辅助措施，同时也需要一个相应的高电压存在于系统中，这一点并不总是能够保证。对于用户来说，最简单的电路看起来仍然如下图所示：

从这个图看不出什么特别之处，但是在低输入电压下工作的能力在器件本身就已经具备了，因为它引入了一个电荷泵，在内部自动将输入电压提升到一个高电压，这样内部电路就可以在低输入电压下很好地工作。下图所示的内部框图中的VPUMP表示该内部电路的存在。由于内部电荷泵的存在，RT9048的正常工作电压可以低至1.4V，非常适合低输入电压的应用。

在以电脑为核心的个人应用中，最成功的接口应该是USB。传统的USB接口使用5V作为供电的标准电压，但是今天这个标准已经升级了。5V的标准变了，从3变成了可调。XV至20v。最大工作电流可达5A，可传输100W功率，传输方向也可改变。这就是USB供电(USB PD)协议给我们带来的改变。

USB PD已经有多个版本了。第一版协议通过传统的USB总线VBUS传输，协议的传输过程由高频调制信号实现。这个协议的实现是基于传统的总线接口，但遗憾的是，完全忽略了信号完整性的问题，几乎成了一种浪费。

第二版USB PD是随着USB Type-C接口的出现而出现的，让它变得真正实用。c类接口有专用的CC通道，可以识别USB接口中各方的特性，使不同的设备和线缆可以顺利互联，但又不会超出各自的能力，成为一个和谐的整体。

USB PD使用C类接口的CC通道传输信息，允许USB连接中的各方随时交换信息，根据实际需要完成供求关系的调整，自动实现角色互换、电压转换和电流限制设定。

由于USB Type-C接口和基于它的USB PD协议的优点，一场新的革命正在世界范围内展开。c接口已经成为很多厂商的全新选择，标榜自己采用了这个接口作为全新的广告语言，可见业内人士是多么看重它。

去年（2015年）下半年，USB IF在美国组织了一次专门针对USB Type-C和PD相关产品的插拔大会，会议将各个厂商带到现场的自有相关产品进行互连测试，以此验证各家产品的兼容性、安全性等各个方面，既为各大厂商提供验证的机会，也将各大厂商的能力进行了充分的检验。立锜作为参与者之一，有幸成为在最后离开时还能带走完好试验品的几个厂商之一。

之所以还有很多厂商不能带走完好的试验品，是因为很多试验品都在插拔试验中阵亡了。

立锜带去参加插拔大会的产品是采用USB PD协议的AC/DC适配器，它的电路图大概是这样的：

你从图中可以看出来它是由RT7786和RT7207构成的AC/DC电源转换器，但这与传统的AC/DC电源适配器可是有很大的差别，因为它是按照USB PD的标准来实现的。

用今天的标准符合状况来看，它还支持USB PD 2.0/3.0/SCP/QC2.0/QC3.0，对于了解手机行业快充技术发展的人来说，这些标准我不用说你也是知道它们意味着什么的，只是我还没有提到任何关于MTK（联发科）的快充标准，它与前述的几个标准是有差异的，而立锜作为联发科旗下的电源产品供应商，支持它的充电标准正是责无旁贷的。

所以在实际上，这个方案也是满足联发科的快充要求的。

之所以RT7207能满足那么多的标准，这是由它的应用的灵活性决定的。实际上，它是一颗内含32位MCU ARM Cortex-M0的器件，很多端口的用途都是可以根据需要改变的，只要它的内部软件根据需要稍作调整，全新的功能即可实现。所以，当我看到媒体上说某某公司首先宣布自己支持什么协议的时候，我只能是偷偷的乐一乐。

我们什么都不宣布，我们悄悄地做就是了，了解立锜的人自然知道我们在做什么，而他们正是立锜的真正用户。

为了满足USB PD协议的需要和直接对电池充电的需要，上述AC/DC转换器的最低输出电压可以低到3V。3V的电压对于某些应用电路来说不是问题，但要驱动外部的N-MOSFET就会有不足，RT7207内部的线性电路工作起来也会有障碍。对于这样的问题，它怎么办呢？它也使用了电荷泵电路。下图就是它纳入电荷泵电路时的原理图：

V5是RT7207的5V电源端子，它的供电来自芯片的电源供应端VDD。当VDD电压太低时，图中的驱动器得到一个时钟方波信号，其输出端就会出现高低不同的脉动信号，泵电容CCP在此脉动信号的反复作用下充电、放电，V9端就得到足够高的电压了，最后在VG端就能输出足够高的驱动电压以驱动外部同步整流MOSFET开关。纳入了电荷泵电路的AC/DC适配器电路就如下图所示的样子：

关心USB PD应用和USB Type-C应用的读者现今能在立锜的官方网站上看到的相关信息是极少的，这是因为此类应用涉及到的规格、需求都有太多的变数，而立锜能够提供的产品又有很多，分别涉及供电端、用电端、电缆，实际的应用过程需要很多的交流才能确定最后的方案。所以，当你有特定的需求又不能得到满足时，请及时与立锜的各业务机构联系，以便获得专业的支持。

以上就是关于关于Charge，pump的介绍和应用的知识，希望能够帮助到大家！