3V轉(zhuǎn)5V的技巧和訣竅詳細(xì)資料說(shuō)明

　　我們對(duì)處理速度的需求日益增長(zhǎng)，伴隨著這種增長(zhǎng)，用來(lái)構(gòu)建單片機(jī)的晶體管尺寸則在持續(xù)減小。以更低的成本實(shí)現(xiàn)更高的集成度，也促進(jìn)了對(duì)更小的幾何尺寸的需求。隨著尺寸的減小，晶體管擊穿電壓變得更低，最終，當(dāng)擊穿電壓低于電源電壓時(shí)，就要求減小電源電壓。因此，隨著速度的提高和復(fù)雜程度的上升，對(duì)于高密度器件而言，不可避免的后果就是電源電壓將從 5V 降至 3.3V，甚至1.8V。

　　Microchip 單片機(jī)的速度和復(fù)雜性已經(jīng)到達(dá)足以要求降低電源電壓的程度，并正在向 5V 電源電壓以下轉(zhuǎn)換。但問(wèn)題是絕大多數(shù)接口電路仍然是為 5V電源而設(shè)計(jì)的。這就意味著，作為設(shè)計(jì)人員，我們現(xiàn)在面臨著連接 3.3V 和 5V 系統(tǒng)的任務(wù)。此外，這個(gè)任務(wù)不僅包括邏輯電平轉(zhuǎn)換，同時(shí)還包括為3.3V 系統(tǒng)供電、轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)使之跨越 3.3V/5V 的障礙。

　　本 《技巧和訣竅》提供了一些電源供電組件、數(shù)字電平轉(zhuǎn)換組件甚至模擬轉(zhuǎn)換組件，以解決所面臨的挑戰(zhàn)。全書(shū)對(duì)每種轉(zhuǎn)換均給出了多種選擇方案，從單片 （All-in-One）接口器件到低成本的分立解決方案都有涉及。簡(jiǎn)而言之，無(wú)論導(dǎo)致轉(zhuǎn)換的原因是復(fù)雜性、成本還是尺寸，設(shè)計(jì)人員處理 3.3V 挑戰(zhàn)可能需要的全部組件均在本文有所討論。

　　面對(duì) 3.3V 挑戰(zhàn)首先要解決的問(wèn)題之一是產(chǎn)生 3.3V電源電壓。假設(shè)討論的是 5V 系統(tǒng)至 3.3V 系統(tǒng)的連接，我們可以認(rèn)為已經(jīng)擁有穩(wěn)定的 5 VDC 電源。本節(jié)將給出針對(duì) 5V 至 3.3V 轉(zhuǎn)換而設(shè)計(jì)的電壓穩(wěn)壓器解決方案。只需要適中的電流消耗的設(shè)計(jì)可以使用簡(jiǎn)單的線性穩(wěn)壓器。如果電流需求較高的話，可能就需要開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器解決方案。對(duì)成本敏感的應(yīng)用，可能需要簡(jiǎn)單的分立式二極管穩(wěn)壓器。下面針對(duì)這幾種情況各給出一個(gè)例子，同時(shí)包含了必要的支持信息，使其適用于各種最終應(yīng)用。

　　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：

　　1. 導(dǎo)通晶體管

　　2. 帶隙參考源

　　3. 運(yùn)算放大器

　　4. 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(lái)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(lái)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(lái)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)。