供电系统供电系统是 RP2040 的 “能量来源”芯片要工作得给不同功能模块比如引脚、核心逻辑、USB、ADC供电。RP2040 需要五个独立的电源供应。然而在大多数应用程序中其中一些电源可以组合并连接到单个电源上。图 2.22 RP2040 供电系统引脚与电源分类说明图虽然官方说需要 5 个独立电源但​实际做项目时几乎不用接 5 个​因为芯片自带 “电压调压器”能把一个 3.3V 电源转换成其他模块需要的电压所以大多数场景下只接一个 3.3V 电源就能让芯片正常工作。1.数字 IO 电源IOVDDIOVDD 是芯片 “外部引脚IO 口” 的电源负责给引脚和外部设备比如传感器、显示屏通信时的信号 “提供电压基准”比如你要接 3.3V 的传感器IOVDD 就接 3.3V要接 1.8V 的设备IOVDD 就接 1.8V范围 1.8V-3.3V。IOVDD 应该与一个 100nF 电容器接近每个芯片的 IOVDD 引脚。2.数字核心电源DVDDDVDD 是芯片 “内部核心逻辑” 的电源相当于芯片的 “心脏供电”负责给内核、内存、总线这些核心模块供电标称电压是 1.1V。但是我们不用单独接 1.1V 电源芯片自带 “片上调压器”VREG_VOUT能把 IOVDD或其他 1.8V-3.3V 电源转换成 1.1V 的 DVDD只需要把调压器的输出和 DVDD 引脚在芯片外连起来就行。如果需要允许 DVDD 从芯片外电源供电。DVDD 应该与 100nF 电容器接近每个芯片的 DVDD 引脚。3.片上电压调压器输入电源VREG_VIN这是芯片 “内部调压器” 的 “输入电源”调压器要把高电压转成 DVDD 的 1.1V得先给调压器自己供电VREG_VIN 就是干这个的输入范围 1.8V-3.3VVREG_VIN 可以和 IOVDD 接同一个电源少接一个外部电源。一个 1μF 电容应连接在 VREG_VIN 和靠近芯片的 VREG_VIN 引脚的接地线之间。4.USB PHY 电源USB_VDD这是芯片 “USB 功能模块” 的电源负责 USB 通信比如烧录程序、连电脑标称电压 3.3V可以和 IOVDD 共用同一个 3.3V 电源。USB_VDD 应该与一个接近芯片的 USB_VDD 引脚的 100nF 电容器解耦。5.ADC 电源ADC_AVDDADC_AVDD 是芯片 “ADC模拟转数字转换器” 的电源ADC 负责把传感器的模拟信号比如电压转成数字信号它的电源电压会影响转换精度它可以在 1.8V 和 3.3V 之间的标称电压下供电但在低于 2.97V 的电压下ADC 的性能会受到影响。为了减少外部电源的数量ADC_AVDD 可以使用与数字 IO 电源IOVDD相同的电源。在比 IOVDD 更高或更低的电压下提供 ADC_AVDD 是安全的例如在 3.3V 下为 ADC 供电以获得最佳性能同时在数字 IO 上支持 1.8V 的信号电平。但 ADC 模拟输入的电压不得超过 IOVDD例如如果 IOVDD 的电压为 1.8VADC 输入的电压应限制为 1.8V。电压大于 IOVDD 将导致通过 ESD 保护二极管的泄漏电流。6.电源上电/断电顺序RP2040 的电源可以按任何顺序通电或关闭。但是如果 ADC 电源ADC_AVDD在数字核心电源DVDD上电之前通电或其断电之后断电则在 ADC 电源ADC_AVDD中可能会产生小的瞬态电流。这不会损坏芯片但可以通过在 ADC_AVDD 之前或同时打开 DVDD在 ADC_AVDD 之后或同时关闭 DVDD 来避免。在最常见的电源方案中芯片由单个 3.3V 电源供电由于芯片上电压调节器的启动时间DVDD 将在 ADC_AVDD 后不久启动。7.供电方案7.1 单个 3.3V 电源在大多数应用程序中RP2040 将由单个 3.3V 电源供电。数字 IOIOVDD、USB PHYUSB_VDD和 ADCADC_AVDD将直接由 3.3V 电源供电1.1V 数字核心电源DVDD将由片上电压调节器从 3.3V 电源进行调节。请注意调节器输出引脚VREG_VOUT必须连接到芯片外的 DVDD 引脚。图 2.23 RP2040 单个 3.3V 供电方案示意图7.2外部核心供电数字核心DVDD可以直接从外部的 1.1V 电源供电而不是从片上的调节器供电如果在系统的其他地方有合适的外部调节器或者对于低功率的应用可以代替低效率的线性片上电压调节器这种方法可能是有意义的。在这种情况下片上调压器VREG_VOUT的输出不应该和 DVDD 保持连接同时仍需要为调节器输入VREG_VIN提供电源以提供芯片的通电复位和停电检测功能。芯片上的电压调节器将在 VREG_VIN 可用时立即通电但一旦芯片停止复位就可以在软件控制下关闭。图 2.24 RP2040 外部 1.1V 核心供电方案示意图7.3 USB 和 ADC 单独供电数字 IO 信号水平低于 3.3V 的应用将需要为 USB PHY 和 ADC 提供单独的 3.3V 电源因为 USB PHY 在电压低于 3.135V 时不符合规格并且在电压低于 2.97V 时 ADC 性能受到影响。下图中数字 IOIOVDD以 1.8V 供电并为 USB PHYUSB_VDD和 ADCADC_AVDD提供了单独的 3.3V 电源。稳压器输入端VREG_VIN连接到 1.8V 电源尽管它也可以同样连接到 3.3V 电源。如果 1.8V 电源是由一个有效的开关模式调节器产生的则将其连接到 1.8V 电源将降低整体功耗。图 2.25 RP2040 USB 与 ADC 单独 3.3V 供电方案示意图7.4 单个 1.8V 电源如果不需要功能性 USB PHY 和最佳 ADC 性能RP2040 可以从一个小于 3.3V 的单一电源供电。DVDD 由片上电压调节器从 1.8V 电源中进行调节。图 2.26 RP2040 单个 1.8V 供电方案示意图