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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（IOVDD）

IOVDD 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（DVDD）

DVDD 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-3.3V，VREG_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_AVDD）

ADC_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 1.8V，ADC 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 IO（IOVDD）、USB PHY（USB_VDD）和 ADC（ADC_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 IO（IOVDD）以 1.8V 供电，并为 USB PHY（USB_VDD）和 ADC（ADC_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