歡迎來到上海百翊電子科技有限公司的官網(wǎng)！

當(dāng)前位置：

取消

清空記錄

歷史記錄

清空記錄

歷史記錄

清空記錄

歷史記錄

新聞中心

單片機(jī)中19個(gè)常用的5V轉(zhuǎn)3.3V技巧

標(biāo)準(zhǔn)三端線性穩(wěn)壓器的壓差通常是 2.0-3.0V。要把 5V 可靠地轉(zhuǎn)換為 3.3V，就不能使用它們。壓差為幾百個(gè)毫伏的低壓降（Low Dropout， LDO）穩(wěn)壓器，是此類應(yīng)用的理想選擇。

2023-07-17 09:32:59上海百翊電子科技有限公司

01 使用LDO穩(wěn)壓器

標(biāo)準(zhǔn)三端線性穩(wěn)壓器的壓差通常是 2.0-3.0V。要把 5V 可靠地轉(zhuǎn)換為 3.3V，就不能使用它們。壓差為幾百個(gè)毫伏的低壓降（Low Dropout， LDO）穩(wěn)壓器，是此類應(yīng)用的理想選擇。圖 1-1 是基本LDO 系統(tǒng)的框圖，標(biāo)注了相應(yīng)的電流。

從圖中可以看出， LDO 由四個(gè)主要部分組成：

導(dǎo)通晶體管
帶隙參考源
運(yùn)算放大器
反饋電阻分壓器

在選擇 LDO 時(shí)，重要的是要知道如何區(qū)分各種LDO。器件的靜態(tài)電流、封裝大小和型號(hào)是重要的器件參數(shù)。根據(jù)具體應(yīng)用來確定各種參數(shù)，將會(huì)得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)。

LDO的靜態(tài)電流IQ是器件空載工作時(shí)器件的接地電流 IGND。IGND 是 LDO 用來進(jìn)行穩(wěn)壓的電流。當(dāng)IOUT>>IQ 時(shí)， LDO 的效率可用輸出電壓除以輸入電壓來近似地得到。然而，輕載時(shí)，必須將 IQ 計(jì)入效率計(jì)算中。具有較低 IQ 的 LDO 其輕載效率較高。輕載效率的提高對(duì)于 LDO 性能有負(fù)面影響。靜態(tài)電流較高的 LDO 對(duì)于線路和負(fù)載的突然變化有更快的響應(yīng)。

02 采用齊納二極管的低成本方案

這里詳細(xì)說明了一個(gè)采用齊納二極管的低成本穩(wěn)壓器方案。

可以用齊納二極管和電阻做成簡(jiǎn)單的低成本 3.3V穩(wěn)壓器，如圖 2-1 所示。在很多應(yīng)用中，該電路可以替代 LDO 穩(wěn)壓器并具成本效益。但是，這種穩(wěn)壓器對(duì)負(fù)載敏感的程度要高于 LDO 穩(wěn)壓器。另外，它的能效較低，因?yàn)?R1 和 D1 始終有功耗。R1 限制流入D1 和 PICmicro MCU的電流，從而使VDD 保持在允許范圍內(nèi)。由于流經(jīng)齊納二極管的電流變化時(shí)，二極管的反向電壓也將發(fā)生改變，所以需要仔細(xì)考慮 R1 的值。

R1 的選擇依據(jù)是：在最大負(fù)載時(shí)——通常是在PICmicro MCU 運(yùn)行且驅(qū)動(dòng)其輸出為高電平時(shí)——R1上的電壓降要足夠低從而使PICmicro MCU有足以維持工作所需的電壓。同時(shí)，在最小負(fù)載時(shí)——通常是 PICmicro MCU 復(fù)位時(shí)——VDD 不超過齊納二極管的額定功率，也不超過 PICmicro MCU的最大 VDD。

03 采用3個(gè)整流二極管的更低成本方案

圖 3-1 詳細(xì)說明了一個(gè)采用 3 個(gè)整流二極管的更低成本穩(wěn)壓器方案。

我們也可以把幾個(gè)常規(guī)開關(guān)二極管串聯(lián)起來，用其正向壓降來降低進(jìn)入的 PICmicro MCU 的電壓。這甚至比齊納二極管穩(wěn)壓器的成本還要低。這種設(shè)計(jì)的電流消耗通常要比使用齊納二極管的電路低。

所需二極管的數(shù)量根據(jù)所選用二極管的正向電壓而變化。二極管 D1-D3 的電壓降是流經(jīng)這些二極管的電流的函數(shù)。連接 R1 是為了避免在負(fù)載最小時(shí)——通常是 PICmicro MCU 處于復(fù)位或休眠狀態(tài)時(shí)——PICmicro MCU VDD 引腳上的電壓超過PICmicro MCU 的最大 VDD 值。根據(jù)其他連接至VDD 的電路，可以提高R1 的阻值，甚至也可能完全不需要 R1。二極管 D1-D3 的選擇依據(jù)是：在最大負(fù)載時(shí)——通常是 PICmicro MCU 運(yùn)行且驅(qū)動(dòng)其輸出為高電平時(shí)——D1-D3 上的電壓降要足夠低從而能夠滿足 PICmicro MCU 的最低 VDD 要求。

04 使用開關(guān)穩(wěn)壓器

如圖 4-1 所示，降壓開關(guān)穩(wěn)壓器是一種基于電感的轉(zhuǎn)換器，用來把輸入電壓源降低至幅值較低的輸出電壓。輸出穩(wěn)壓是通過控制 MOSFET Q1 的導(dǎo)通（ON）時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。由于 MOSFET 要么處于低阻狀態(tài)，要么處于高阻狀態(tài)（分別為 ON 和OFF），因此高輸入源電壓能夠高效率地轉(zhuǎn)換成較低的輸出電壓。

當(dāng) Q1 在這兩種狀態(tài)期間時(shí)，通過平衡電感的電壓- 時(shí)間，可以建立輸入和輸出電壓之間的關(guān)系。

對(duì)于 MOSFET Q1，有下式：

在選擇電感的值時(shí)，使電感的最大峰 - 峰紋波電流等于最大負(fù)載電流的百分之十的電感值，是個(gè)很好的初始選擇。

在選擇輸出電容值時(shí)，好的初值是：使 LC 濾波器特性阻抗等于負(fù)載電阻。這樣在滿載工作期間如果突然卸掉負(fù)載，電壓過沖能處于可接受范圍之內(nèi)。

在選擇二極管 D1 時(shí)，應(yīng)選擇額定電流足夠大的元件，使之能夠承受脈沖周期（IL）放電期間的電感電流。

在連接兩個(gè)工作電壓不同的器件時(shí)，必須要知道其各自的輸出、輸入閾值。知道閾值之后，可根據(jù)應(yīng)用的其他需求選擇器件的連接方法。表 4-1 是本文檔所使用的輸出、輸入閾值。在設(shè)計(jì)連接時(shí)，請(qǐng)務(wù)必參考制造商的數(shù)據(jù)手冊(cè)以獲得實(shí)際的閾值電平。

05 3.3V→5V直接連接

將 3.3V 輸出連接到 5V 輸入最簡(jiǎn)單的方法是直接連接，但直接連接需要滿足以下 2 點(diǎn)要求：

3.3V輸出的 VOH 大于 5V 輸入的 VIH
3.3V輸出的 VOL 小于 5V 輸入的 VIL

能夠使用這種方法的例子之一是將 3.3V LVCMOS輸出連接到 5V TTL 輸入。從表 4-1 中所給出的值可以清楚地看到上述要求均滿足。

3.3V LVCMOS 的 VOH （3.0V）大于5V TTL 的VIH （2.0V）
3.3V LVCMOS 的 VOL （0.5V）小于 5V TTL 的VIL （0.8V）

如果這兩個(gè)要求得不到滿足，連接兩個(gè)部分時(shí)就需要額外的電路?？赡艿慕鉀Q方案請(qǐng)參閱技巧 6、7、 8 和 13。

06 使用MOSFET轉(zhuǎn)換器

如果 5V 輸入的 VIH 比 3.3V CMOS 器件的 VOH 要高，則驅(qū)動(dòng)任何這樣的 5V 輸入就需要額外的電路。圖 6-1 所示為低成本的雙元件解決方案。

在選擇 R1 的阻值時(shí)，需要考慮兩個(gè)參數(shù)，即：輸入的開關(guān)速度和 R1 上的電流消耗。當(dāng)把輸入從 0切換到 1 時(shí)，需要計(jì)入因 R1 形成的 RC 時(shí)間常數(shù)而導(dǎo)致的輸入上升時(shí)間、 5V 輸入的輸入容抗以及電路板上任何的雜散電容。輸入開關(guān)速度可通過下式計(jì)算：

由于輸入容抗和電路板上的雜散電容是固定的，提高輸入開關(guān)速度的惟一途徑是降低 R1 的阻值。而降低 R1 阻值以獲取更短的開關(guān)時(shí)間，卻是以增大5V 輸入為低電平時(shí)的電流消耗為代價(jià)的。通常，切換到 0 要比切換到 1 的速度快得多，因?yàn)?N 溝道 MOSFET 的導(dǎo)通電阻要遠(yuǎn)小于 R1。另外，在選擇 N 溝道 FET 時(shí)，所選 FET 的VGS 應(yīng)低于3.3V 輸出的 VOH。

07 使用二極管補(bǔ)償

表 7-1 列出了 5V CMOS 的輸入電壓閾值、 3.3VLVTTL 和 LVCMOS 的輸出驅(qū)動(dòng)電壓。

從上表看出， 5V CMOS 輸入的高、低輸入電壓閾值均比 3.3V 輸出的閾值高約一伏。因此，即使來自 3.3V 系統(tǒng)的輸出能夠被補(bǔ)償，留給噪聲或元件容差的余地也很小或者沒有。我們需要的是能夠補(bǔ)償輸出并加大高低輸出電壓差的電路。

輸出電壓規(guī)范確定后，就已經(jīng)假定：高輸出驅(qū)動(dòng)的是輸出和地之間的負(fù)載，而低輸出驅(qū)動(dòng)的是 3.3V和輸出之間的負(fù)載。如果高電壓閾值的負(fù)載實(shí)際上是在輸出和 3.3V 之間的話，那么輸出電壓實(shí)際上要高得多，因?yàn)槔咻敵龅臋C(jī)制是負(fù)載電阻，而不是輸出三極管。

如果我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)二極管補(bǔ)償電路（見圖 7-1），二極管 D1 的正向電壓（典型值 0.7V）將會(huì)使輸出低電壓上升，在 5V CMOS 輸入得到 1.1V 至1.2V 的低電壓。它安全地處于 5V CMOS 輸入的低輸入電壓閾值之下。輸出高電壓由上拉電阻和連至3.3V 電源的二極管 D2 確定。這使得輸出高電壓大約比 3.3V 電源高 0.7V，也就是 4.0 到 4.1V，很安全地在 5V CMOS 輸入閾值（3.5V）之上。

注：為了使電路工作正常，上拉電阻必須顯著小于 5V CMOS 輸入的輸入電阻，從而避免由于輸入端電阻分壓器效應(yīng)而導(dǎo)致的輸出電壓下降。上拉電阻還必須足夠大，從而確保加載在 3.3V 輸出上的電流在器件規(guī)范之內(nèi)。

08 使用電壓比較器

比較器的基本工作如下：

反相（-）輸入電壓大于同相（+）輸入電壓時(shí)，比較器輸出切換到 Vss。
同相（+）輸入端電壓大于反相（-）輸入電壓時(shí)，比較器輸出為高電平。

為了保持 3.3V 輸出的極性， 3.3V 輸出必須連接到比較器的同相輸入端。比較器的反相輸入連接到由 R1 和 R2 確定的參考電壓處，如圖 8-1 所示。

R1 和 R2 之比取決于輸入信號(hào)的邏輯電平。對(duì)于3.3V 輸出，反相電壓應(yīng)該置于VOL 與VOH之間的中點(diǎn)電壓。對(duì)于 LVCMOS 輸出，中點(diǎn)電壓為：

如果 R1 和 R2 的邏輯電平關(guān)系如下：

若 R2 取值為 1K，則 R1 為 1.8K。

上一篇:幾種常見的單片機(jī)編程框架

下一篇:做好中國(guó)汽車品牌的意義

相關(guān)推薦

輕松理解移動(dòng)通信網(wǎng)演進(jìn)（1G-5G）

2023-04-10

5G是具有高速率、低時(shí)延和大連接特點(diǎn)的新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)，5G通訊設(shè)施是實(shí)現(xiàn)人機(jī)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

關(guān)于百翊

上海百翊是科技型、電子類的專業(yè)化公司，坐落于上海嘉定，擁有自主進(jìn)出口權(quán)。公司通過IATF16949和ISO9001體系認(rèn)證，內(nèi)部使用ERP和MES系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)、物料、流轉(zhuǎn)過程實(shí)現(xiàn)可追溯管理?？赏ㄟ^百翊公眾號(hào)進(jìn)行24小時(shí)項(xiàng)目進(jìn)度跟蹤，并能為客戶提供項(xiàng)目管理型的專員一對(duì)一服務(wù)。

聯(lián)系我們

電話：021-69896753

手機(jī)：17601261138

郵箱：kimi.wang@sh-banyan.com

地址：上海市嘉定區(qū)尚學(xué)路988號(hào)1號(hào)樓3樓

關(guān)注我們

掃一掃

版權(quán)所有 ? 上海百翊電子科技有限公司未經(jīng)許可嚴(yán)禁復(fù)制

滬ICP備13021461號(hào)-1

選擇區(qū)號(hào)

久久久久久综合网,久久国产成人免费网站,欧美亚洲天堂,无码一区二区三区不卡AV,欧美一区二区日韩一区二区,五月开心六月伊人色婷婷 ,久久久久久岛国免费网站,上海女教师和高一学生激情片 ,亚洲国产日韩综合久久精品,亚洲第一av导航av尤物

單片機(jī)中19個(gè)常用的5V轉(zhuǎn)3.3V技巧

分享到微信

輕松理解移動(dòng)通信網(wǎng)演進(jìn)（1G-5G）