续集！这颗国产MCU，一颗顶六颗，把电源方案拉到新高度
今天咱们就聊聊这颗CH32M030在电源应用上到底有哪些让人惊喜的地方。下面逐个拆解。
01
内置两级电荷泵，NMOS高边驱动不再需要外挂芯片
做过硬件产品开发的朋友都知道，控制电源通断或切换，比如 Type-C端口的VBUS路径，通常需要用MOS管做高边High-side开关。
PMOS用起来简单，但内阻大、成本高、可选型号少。NMOS内阻低、便宜、型号多。但它需要栅极电压高于源极电压一定幅值才能完全导通。
在一个系统里，做高边开关的 NMOS 源极是连着输出端的。假如输出要给 28V，源极电压就是 28V，那栅极就需要一个比 28V 更高的电压（比如 32V 甚至更高），才能让栅源压差在安全范围内尽可能大，从而把导通电阻压到最低。
通常怎么解决NMOS驱动电压问题？
电机驱动里常用自举电路，成本低、方案成熟。但它有两个硬伤：一是受限于电容充电机制，需依赖周期性低侧导通以刷新电荷，导致占空比受限，上管一直导通的话，自举电容充不上电，栅压维持不住；二是只适合半桥/全桥拓扑，如果只是单纯做个电源路径开关单向导通，不需要开关动作，自举电路根本用不上。
另一种方案是加电荷泵芯片或升压DCDC，能解决上述问题，但要多一颗料。
CH32M030的做法很硬核：内部集成了2级电荷泵。
它利用PB14和PB12这两个引脚，通过外部飞电容C1、C2把电压逐级抬升，最终从HVCP引脚输出一个 VHV + 2倍VDD5 的电压（扣除一点点内部二极管的压降）。
什么概念？假设我们做 28V 的电源输出，VIN是 28V，内部VDD5是5V，那HVCP就能输出38V以上的绝对高压。这个电压足够让源极已经顶到28V的高边NMOS，依然拥有充裕的栅源压差，NMOS完全导通。
而且芯片内部集成了高压LDO，24V 甚至 28V 直接进去就能用，外围只需要在VIN引脚上并个10uF电容，不需要额外的高压降压芯片。
02
两种驱动模式：一套高压源，搞定全板不同电压域MOS
电压有了，怎么既让MOS管充分导通，又不把管子烧了呢？
要知道，芯片内部的电荷泵产生的是一个全局高压源。如果你板子上有多个不同电压的路径需要控制，这其实是个很棘手的问题。CH32M030 提供了多个支持高压开漏控制的IO（比如 PB15），并支持两种驱动模式，把复杂电压域的场景全考虑进去了。
第一种，直接驱动（主攻极限输入的高侧 Bypass MOS）
前面说了，当你用28V去做主路高边开关时，为了让管子导通，栅极绝对电压要冲到 38V左右。这时直接把引脚配成推挽输出或开漏，高阻态时外部通过电阻直接上拉到 HVCP。
此时建议配合外部G-S稳压管（Zener）使用。因为导通瞬间负载可能是0V，依靠稳压管钳位，绝对栅压随源极浮动，而栅源压差死死锁在12V或15V安全区。这套打法专治极限高压输入下的主路径MOS。
第二种，分压驱动（主攻中低压高侧 / 低侧 MOS）
精彩的来了：假设在同一个28V供电的系统里，你还要控制一个5V的DC-DC输出路径高边MOS。
此时HVCP高压源依然是30多伏。如果你直接把30多伏加到这个源极只有5V的MOS栅极上，栅源压差会高达20多伏，极易击穿。如果硬用稳压管去钳位，几十伏的压降全压在外部上拉电阻和稳压管上，静态功耗和发热根本没法看。
怎么解？用分压驱动。
把对应 IO 配成输入模式（巧妙利用其输出结构），输出低电平时，引脚内部会串联一个约 120kΩ 的电阻再下拉到地。这个内部电阻和外部上拉电阻形成精确的分压网络，不需要外挂稳压二极管，就能直接把 HVCP的30多伏分压，降到一个绝对栅压比如 15V。
用15V的绝对栅压去驱动源极5V的高边MOS，此时栅源压差恰好是完美的10V，管子彻底导通，且零发热、零过压风险。
也就是说，不管是直驱28V的主MOS，还是分压驱动 5V/9V 路径的高侧MOS，哪怕是拿去做最简单的低侧（源极接地）开关。依托多个高压开漏 IO和这套驱动组合拳，仅仅用一个 HVCP 高压源，就能把板子上不同电压域的MOS全伺候明白。这对需要多路径切换的双C口产品来说，设计上极其游刃有余。
03
可编程灌电流：让DC-DC调压做到20mV一步
这个功能在基础款上就有，但在电源应用里是核心优势之一，值得重点强调。
CH32M030内置了2组10位的可编程灌电流模块。这东西说白了就是一个高精度电流源，可以从外部引脚吸入电流。
怎么用？用在DC-DC反馈回路上。
大部分DC-DC的反馈FB引脚，都是通过电阻分压网络设定输出电压。如果把ISINK模块直接连到FB节点，让它精确地抽走一部分流过上分压电阻的电流，FB点的电压就会改变。DC-DC为了维持FB电压不变，只能改变输出电压来抵消这个电流变化。
这样一来，软件通过设置ISINK的吸电流值，就能直接、连续地控制DC-DC的输出电压。
手册里写得清楚：ISINK支持10位精度，单位电流值（1LSB）约0.244uA，最大输出范围约250µA（1023×0.244uA）。如果配合82kΩ的上分压电阻，每个LSB对应的电压调节步长就是：0.244uA × 82kΩ ≈ 20mV。
20mV一步，做PPS可编程电源调压绰绰有余，完全满足USB PD 3.0规范里最小20mV调压步进的要求。不管是数字电源、可调电源，还是锂电池组做精密的CV/CC充电，这个功能都非常实用。
04
双PD PHY：双C口产品，一颗芯片全包了
双PD PHY一直都有，但搭配上ISINK和电荷泵之后，它在电源产品上的价值才真正释放出来。
想象这几个产品形态：双C口快充适配器、双C口充电宝（一个口充电、另一个口放电，甚至两个口都双向）、双C口可调电源（一个C口输入申请PD电压，另一个C口输出可调电压）。
这些产品以前怎么做？至少需要两颗PD协议芯片。如果要支持PPS，对外部DC-DC的控制还很麻烦。
现在这款芯片一颗芯片全搞定。
它内置两组Type-C和USB PD控制器及PHY，提供4个耐高压的CC引脚：PA0-PA3。两个PD口独立工作，一个口做Sink受电端从充电器取电，另一个口做Source供电端向设备供电。
配合ISINK模块，可以实现这样的闭环控制：
C1口作为Sink，通过PD协商从充电器申请一个20V电压；外部DC-DC把这20V降压到目标值；C2口作为Source，通过PD广播告诉设备自己能输出5V~20V的任意电压档位；而ISINK模块就负责实时调整DC-DC的输出，精确对应到C2口请求的电压。整个闭环控制，一颗芯片全包了。
05
总结：一颗芯片帮你省掉五颗外围器件
CH32M030这颗芯片，基础款主打电机控制+快充的高集成度，而专用款在电源方向又往前迈了一大步。如果你用来做电源产品，它帮你省掉的外围芯片很可观：
省了1颗电荷泵或升压芯片（内部电荷泵直接驱动NMOS）
省了1~2颗PD协议芯片（双PD内置）
省了外部的电压调整电路（ISINK直接接FB）
省了高压LDO
省了分立的运放和比较器
五颗以上，没夸张。
好了，今天的内容就分享到这里了，如果觉得有用，欢迎转发给身边的朋友，咱们下期再见！
