RTQ2115A-QA 是一款通過了 AEC-Q100 Grade 1 認證的多功能 IC，它將充電端口控制器、3V~36V 輸入 /3A 輸出的同步 Buck 轉換器和 USB 2.0 高速數據線開關集成于一體，使用了焊接性能良好的 WET-WQFN-32L 5x5 封裝，是車用電子產品增設 USB 充電下行端口的理想選擇。

先來看看 RTQ2115A-QA 的內部電路框圖：

將它用于設計中的典型電路圖大概是這樣的：

圖中數據告訴我們，這是一個 5V3A 輸出的設計電路，左上角的文字說明它具有輸出電纜的壓降補償能力，這在經過 USB 電纜進行長線傳輸的場合特別重要，可確保與之連接的設備得到的電壓不至于因負載電流變大了就變得不足。如果需要選擇 Buck 轉換器的工作模式，將 MODE 端連接高電平便可得到強制的 PWM 工作模式，連接低電平則可讓其在 PWM 模式和節能的 PSM 模式之間進行切換。將 BCM 分別連接高電平、低電平或浮空便可將芯片連接的端口設定為 CDP、SDP 或 DCP，這幾個縮寫詞的定義在后面的內容中可以看到。

下面先來說說與 USB2.0 高速數據線開關相關的內容：

USB2.0 接口支持高達 480Mbps 的數據傳輸，其傳輸方式是雙線半雙工的，系統設計者需要在主機的 USB 控制器和 USB 連接器之間加入可控的雙向驅動器才能夠完成信號的發送和接收工作。如果需要在單個 USB 控制器之下設置多個 USB 接口，那就需要加入 USB 信號切換開關才能與各個接口實現分時連接，RTQ2115A-QA 所集成的 USB 2.0 高速數據線開關便是用于這一目的的，上圖中所示的 DH+/DH- 在系統中便需要與USB控制器的數據線連接，而 DS+/DS- 則要直接連接到USB端口連接器上。

選擇 USB 開關需要考慮的因素有很多，分別涉及導通阻抗、插入電容、帶寬、隔離度、時延等參數，RTQ2115A-QA 的規格書列出了下列數據，可供設計者在選型時參考使用。

關于充電端口控制器，下面的知識可能是最基本的：

早期的 USB 接口設計是沒有考慮到要為大電流外設供電或充電的，但是便攜式設備的發展改變了這一局面，各廠商紛紛利用該接口上的 D+/D- 來識別自己的設備，逼得 USB-IF 出了個專門負責充電應用的規范 USB BC 即 USB Battery Charging Specification，人們最常提及的便是其 1.2 修訂版即 USB BC1.2，其目的是為以超過 USB2.0 規范所定義的電流從專用充電器、主機、集線器和充電下行端口獲取電能或是充電的許可設備定義檢測、控制和報告機制的限制。它為什么要這么做呢？因為當一個 PD（即 portable device，便攜式設備）被接入 USB 主機或集線器時，USB2.0 規范要求 PD 吸取的電流小于：

平均 2.5mA，假如總線處于掛起狀態。

100mA，假如總線沒有掛起，并且沒有配置好。

500mA，假如總線沒有掛起，并且配置為 500mA。

當此 PD 被接入一個充電口（如 CDP, DCP, ACA-Dock or ACA）時，無需經過配置或服從掛起的限制就被容許吸取足夠大的電流。為了讓 PD 確定它能從一個 upstream USB 端口吸取多大的電流，就需要一種機制能讓 PD 可以分辨標準下行端口（Standard Downstream Port）和充電端口（Charging Port）。

前面這段從 BC1.2 的說明開始的文字是從我的一份 BC1.2 閱讀筆記里摘錄下來的，下面繼續摘錄幾個名詞定義以滿足對此有需求的讀者，而 RTQ2115A-QA 也可以支持這些端口模式。

CDP：Charging Downstream Port，充電下行端口是主機或集線器設備上的符合USB 2.0定義的下行端口，它同時具備本規范定義的 CDP 特性。

當 CDP 沒有和一臺外設連接起來的時候，如果發現 D+ 上的電壓高于 VDAT_REF 但低于 VLGC，就會在 D- 上輸出等于 VDM_SRC 的電壓。一旦發現和外設的連接完成，CDP 即不再輸出 VDM_SRC 電壓，直至外設斷開連接。

DCP：Dedicated Charging Port，專用充電端口，是一個設備上的下行端口，它通過一個 USB 連接器輸出電源 ，但是不具備枚舉下行（這個字應該是“游”比較合理）設備的能力。一個 DCP 應當可以平均電壓 VCHG 給出電流 IDCP。DCP 的 D+ 和 D- 處于短路狀態。

SDP：Standard Downstream Port，標準下行端口，是指一個設備上的下行端口，它符合 USB 2.0 對主機或集線器的定義。一個 SDP 希望一個具有正常電池的下游設備在未連接或處于掛起狀態時吸取的電流少于 2.5mA；一個完成連接但沒有配置好、沒有掛起的下游設備吸取的電流少于 100mA；已經配置好、沒有掛起的下游設備吸取的電流不大于 500mA。一個下游設備連接到 SDP 以后可以被枚舉。一個 SDP 通過兩只 15kΩ 電阻將 D+ 和 D- 拉低到地電平。一個 SDP 可以具有這樣的能力，當 PD 將 D+ 驅動至 VDP_SRC 時，它能檢測到，并且在此后合理管理其電源狀態。PD 需要在已接入但沒有連接而電流消耗又大于 ISUSP 時將 D+ 驅動至 VDP_SRC，見 Dead Battery Provision。

（注：這些內容是多年前的筆記，翻譯自 USB BC1.2，現在看起來有點錯誤，所以加了一點注解。為了避免被我的理解錯誤所誤導，請嚴謹的讀者去查看原文。）

端口的檢測當然是需要供方和需方同時配合才能完成的事情，所以 USB BC1.2 也規定了端口檢測的方法，IC 設計者在具體實現時只要把這些機制設計進 IC 中便可以了。當你了解了這一切以后再來看 RTQ2115A-QA 的規格書或是介紹，看到它說自己具備充電端口控制器，你便知道它是怎樣工作的了。其實 RTQ2115A-QA 還支持 YD/T1591-2009，這也就是通用手機充電器的接口標準，其中定義的標準充電器的 D+、D- 是短路在一起的，對此標準的支持被放在 DCP 接口模式之下。

最后再來說說 RTQ2115A-QA 的 Buck 轉換器部分，有了它之后，與之連接的 USB 端口的 VBUS 電源供應問題就得到了解決，而它所適應的電源范圍是很寬的，可以在 3V~36V 的輸入電壓范圍內工作，當然這不表示輸入電壓為 3V 時也能提供正常的 5V 輸出，這種情況在車輛上是很容易發生的，大負載出現如啟動發動機時就會將電池總線上的電壓拉到非常低的程度，Buck 能在很低的電壓下工作，便能盡量確保其負載能正常運行，但正常的系統是容許在這種情況發生時暫時不工作的，就像我們啟動車輛時看到很多設備燈光全滅、運行暫停一樣。

RTQ2115A-QA 所含之 Buck 轉換器的負載能力為 3A，即使讓它通過 USB C型接口對外供電也是可以的。它對負載電流通過長線傳輸可能形成的IR壓降進行補償，以便確保最終負載得到的電壓供應是穩定的，不會因負載電流的變化而發生大的變化。

Buck 轉換器因以開關模式工作，由此造成的開關噪聲是某些電子設備特別懼怕的，車載收音部分對此尤其敏感。RTQ2115A-QA 之 Buck 轉換器可以在 300kHz~2.1MHz 的頻率范圍內工作，并且支持頻譜擴展模式的工作方式，可將開關工作的噪聲分配到一個比較寬的頻率范圍，避免其發出的射頻能量集中在單一頻率上，這樣就可以把對收音系統的干擾降低到最低程度。

如果應用強調節能，需要盡量提高轉換效率，該 Buck 轉換器可以在輕載情形下進入節能工作模式以提高效率。除此以外，還是以讓它工作在強制 PWM 模式比較好，這時候的輸出紋波也會比較低，對有的應用來說是比較合適的。

由于 RTQ2115A-QA 主要針對的應用場合是具有供電、充電功能的 USB 端口，連接不同負載時需要使用不同的模式，其 Buck 轉換器的工作是與模式的切換聯動的。每當改變 BCM 端子的狀態以實現模式切換時，它給 VBUS 的供電也會中斷并重新復位、啟動，不同模式之間的切換時長也有差別，具體的細節可參看產品規格書。

RTQ2115A-QA 作為一款車用電子設備的 USB 端口解決方案，它對安全性的考慮也要比普通的電源管理器件更多一些，例如它具有相鄰引腳短路保護功能，即使因自身短路而將自己燒毀了也不至于會造成冒煙、燃燒等問題。它的數據線端子具有 ±8kV 的 HBM 靜電耐受能力。它的封裝是不同于一般 QFN 的 WET-WQFN，焊接中的浸潤性能更好，不容易出現虛焊問題。類似這樣的考慮還有很多，細節就不多說了，感興趣的請點擊文末的閱讀原文查看產品規格書，也希望這樣的文章能給你帶來多多少少的幫助，有問題的讀者可以留言交流。