輸出3.3V的方法有使用LM317或者LM1117三端穩(wěn)壓器直接輸出,還有一種說法是使用1N4728穩(wěn)壓二極管,那兩種方式有什么區(qū)別嗎?
另外,需要將5V轉(zhuǎn)換成3.3V,有什么合適的方法?
三端穩(wěn)壓器和穩(wěn)壓二極管的區(qū)別
三端穩(wěn)壓器:
三端穩(wěn)壓器,主要有兩種,一種輸出電壓是固定的,稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器,另一種輸出電壓是可調(diào)的,稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器,其基本原理相同,均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中,由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出端子,具有外接元件少,使用方便,性能穩(wěn)定,價格低廉等優(yōu)點,因而得到廣泛應(yīng)用。
穩(wěn)壓二極管:
穩(wěn)壓二極管,英文名稱Zener diode,又叫齊納二極管。利用pn結(jié)反向擊穿狀態(tài),其電流可在很大范圍內(nèi)變化而電壓基本不變的現(xiàn)象,制成的起穩(wěn)壓作用的二極管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。在這臨界擊穿點上,反向電阻降低到一個很小的數(shù)值,在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定,穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的,因為這種特性,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準元件使用。穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用,通過串聯(lián)就可獲得更高的穩(wěn)定電壓。
三端穩(wěn)壓器性能優(yōu)于穩(wěn)壓二極管,三端穩(wěn)壓器是集成芯片,內(nèi)部有放大、補償、反饋環(huán)節(jié),穩(wěn)壓性能優(yōu)秀。穩(wěn)壓二極管在需要小電流穩(wěn)壓器的情況下可構(gòu)成并聯(lián)穩(wěn)壓器,但穩(wěn)壓效果不是很好,只是能用,輸出電流稍大就那個限流電阻的價格都超過穩(wěn)壓芯片。
三端穩(wěn)壓電路是集成電路 穩(wěn)壓的紋波系數(shù)還可以 二極管受輸入電壓的影響比較大 輸出波動也大 lm系列使用比較方便 也可以用tl431系列的
5v轉(zhuǎn)3.3v電路設(shè)計圖:
穩(wěn)壓電路之5V到3.3V的幾種電源方案
一般電流要求的電源可以用簡單的線性穩(wěn)壓器。較高電流要求需要開關(guān)穩(wěn)壓器方案。成本敏感的應(yīng)用需要簡單的分立二極管穩(wěn)壓器。三種電源方案的比較見表1。
采用LDO的5V到3.3V電源
標準3端線性穩(wěn)壓器壓降通常為2.0~3.0V。5V到3.3V變換排除采用這種3端線性穩(wěn)壓器。低壓降(LDO)穩(wěn)壓器的壓降為幾百毫伏,所以適合于此應(yīng)用。圖1示出基本的LDO系統(tǒng)。LDO由4個主要元件組成:
·通路晶體管;
·帶隙參考;
·運放;
·反饋電阻分壓器。
在選擇LDO時,重要的是要了解LDO間的差別。器件靜態(tài)電流、封裝尺寸和類型是器件的重要參量。針對專門應(yīng)用評估每個參量會獲得最佳設(shè)計。
LDO的靜態(tài)電流IQ是器件無載工作時的地電流IGND。IGND是LDO用來執(zhí)行穩(wěn)壓工作的電流。LDO的效率當IOUT》》IQ時可近似于輸出電壓與輸入電壓之比。然而,在輕載時,計算效率必須考慮IQ。具有較低IQ時LDO有較高的輕載效率。輕載效率的增大對LDO性能有負面影響。具有較高靜態(tài)電流的LDO能快速響應(yīng)瞬時線路和負載變化。
采用齊納二極管的低成本電源方案
用1個齊納二極管和1個電阻器可以構(gòu)成一個簡單的低成本3.3V穩(wěn)壓器。在很多應(yīng)用中,此電路是替代LDO穩(wěn)壓器的一種經(jīng)濟方案。然而,這種穩(wěn)壓器比LDO更敏感于負載。另外,它的效率較低,功率總是消耗在電阻R和二極管D上。R限制到二極管和MCU的電流,因而MCU的VDD保持在可允許的范圍內(nèi)。因為跨接在齊納二極管上的反向電壓隨流經(jīng)的電流變化而變化,所以要仔細地考慮R值。在最大負載(MCU正在運行)時R的值必須使跨接在R上的壓降足夠低以使MCU有足夠電壓來工作;在最小負載(MCU處于復(fù)位狀態(tài))時R的值必須使VDD不超過齊納二極管的電源額定值或MCU的VDD最大值。
采用三個整流二極管的低成本電源
也可以用三個正向串聯(lián)開關(guān)二極管降壓為MCU供電(圖2)。這比齊納二極管穩(wěn)壓器更經(jīng)濟。這種電路吸入的電流比用齊納二極管要小。根據(jù)所選二極管正向壓降是流經(jīng)二極管電流的函數(shù)。電阻R1保持MCU的VDD電壓不超過最小負載(當MCU處于復(fù)位或休眠狀態(tài)時)時的最大VDD。所選二極管D1-D3必須在最大負載(MCU處于運行狀態(tài))時跨接在D1-D3上的壓降足夠小,以滿足MCU最小VDD要求。
采用開關(guān)穩(wěn)壓器的電源方案
圖3所示降壓開關(guān)穩(wěn)壓器是一種電感器基變換器,用于降壓輸入電壓源到較低的輸出電壓。控制MOSFET Q1的導(dǎo)通時間可實現(xiàn)輸出調(diào)整。由于MOSFET是處于低或高電阻狀態(tài)(分別為ON或OFF),所以高的源電源可以非常有效地變換到較低的輸出電壓。
在Q1兩個狀態(tài)(ON和OFF)期間平衡電感器的電壓一時間可以建立輸入和輸出之間的關(guān)系:
?。╒S-VO)×ton=VO×(T-ton)
其中T=ton/Duty-Cycle
MOSFET Q1占空比為:
Duty-CycleQ1=VO/VS
電感器值的選擇原則是:所選其數(shù)值使在電感器中所產(chǎn)生的最大峰一峰值紋波電流等于最大負載電流的10%:
V=L×(di/dt)
L=(VS-VO)×(ton/IO×0.10)
選擇輸出電容器值的原則是:置LC濾波器特性阻抗等于負載阻抗。這使得工作在滿載和負載突然去除時所產(chǎn)生的電壓過沖在可接受的范圍內(nèi)。
ZO=L/C
C=L/R2=(IO2×L)VO2
D1二極管選擇原則是:所選器件有足夠的電流額定值來處理脈沖周期放電期間的電感電流。