嵌入式系统电源设计决巧，搞定电压转换!

比较器

　　比较器的基本工作如下：

　　?反相(-)输入电压大于同相(+)输入电压时，比较器输出切换到Vss。

　　?同相(+)输入端电压大于反相(-)输入电压时，比较器输出为高电平。

　　诀窍：为了保持3.3V输出的极性，3.3V输出必须连接到比较器的同相输入端。比较器的反相输入连接到由R1和R2确定的参考电压处。

　　如何计算R1和R2?R1和R2之比取决于输入信号的逻辑电平。对于3.3V输出，反相电压应该置于VOL与VOH之间的中点电压。对于LVCMOS输出，中点电压为：

　　如果R1和R2的逻辑电平关系如下，

　　若R2取值为1K，则R1为1.8K。经过适当连接后的运算放大器可以用作比较器，以

　　将3.3V输入信号转换为5V输出信号。

　　特别注意：要使运算放大器在5V供电下正常工作，输出必须具有轨到轨驱动能力。

　　⑤3.3V到5V转换大胆使用模拟增益模块

　　低电平信号可能不需要外部电路，但在3.3V与5V之间传送信号的系统则会受到电源变化的影响，可以大胆使用模拟增益模块，这种看似难懂的模块用于补偿3.3V转换到5V的模拟电压。例如，在3.3V系统中，ADC转换1V峰值的模拟信号，其分辨率要比5V系统中ADC转换的高，这是因为在3.3VADC中，ADC量程中更多的部分用于转换。但另一方面，3.3V系统中相对较高的信号幅值，与系统较低的共模电压限制可能会发生冲突。

　　图8：3.3V到5V模拟增益模块的使用

　　诀窍：这种方法要将5V模拟信号转换为3.3V模拟信号，最简单的方法是计算好R1:R2比值为1.7:3.3的电阻分压器。　⑥双电源转换器

　　双电源器件是为在不同电源电压下工作的两种总线或器件之间的异步通信设计的。这些器件使用两个电源电压：VCCA与A端连接，VCCB与B端连接。对于双向电平转换器，数据是从A发送到B还是从B发送到A，取决于DIR输入端的逻辑电平。在具有输出使能(OE)控制输入端的器件上，当OE无效时，A总线和B总线被有效隔离。

　　图9:双电源电平转换器转换波形

　　诀窍：这些器件可在各种电压节点之间执行双向电平转换比较常用的是SN74AVCB324245，从1.8V转换为3.3V，同时另一组从3.3V转换为1.8V，它们功耗低、传播延迟短且具有工作电流驱动能力。

　　⑦电平转换应用中使用漏极开路器件

　　有漏极开路输出的器件在输出与GND之间有一个N沟道晶体管。当输出电压由VCCB确定时，VCCB可以高于输入高电平电压(即上升转换)或低于输入高电平电压(即下降转换)。如图10。

　　图10:电平转换应用中使用漏极开路器件

　　图10中使用了1.8V的电源电压，输入端可能出现的最低VIH识别为有效高电平信号。输出上拉电阻的最小值受漏极开路器件的最大电流吸入能力(IOL的最大值)限制，其最大值则受输出信号的最大允许上升时间限制。

　　诀窍：看懂这个公式，神马又是浮云!

　　举例如图9中所示的SN74LVC2G07情况，假定VPU1=5V?±0.5V、VPU2=1.8V?±0.15V且使用容差为5%的电阻，则：

　　原则是容差为5%的标准电阻的最接近(次高)值为1.5kΩ和为430Ω。

　　⑧使用过压输入端的逻辑器件转换的诀窍

　　好多电子硬件工程师都喜欢使用类似SN74LVC244A的器件进行5V到3.3V的转换，这类具有可过压输入端的器件，在用的时候允许输入电压高于器件的电源电压。

　　当将可过压器件用于电平转换时，如果输入信号具有缓慢的边沿变化，则可能影响输出信号的占空比，这个可不是电压转换想要的哦!怎么办，看诀窍!

　　图11：过压输入端逻辑器件

诀窍：使用这些器件

可以方便地对信号实现下降转换。如果输入信号有较慢的上升沿和下降沿，则可能影响输出信号的占空比。对于输入信号的摆幅为0V至5V和5V至0V，但因为在VCC=3.3V下工作，所以它在3.3V阈值电平处切换。因此，在输出占空比非常关键的应用领域(例如，某些时钟应用领域)，可过压器件就可能不是非常理想的转换解决方案。

　　⑨学会使用FET转换器连接3V总线与5V(TTL)

　　在电平转换应用领域可以使用总线转换器。对于不需要工作电流驱动或需要非常短的传播延迟的转换应用领域，FET转换器是其的理想选择。

　　FET转换器的优点：传播延迟短TVC器件(或配置为TVC的CBT)可用于没有方向控制的双向电平转换。

　　比如：TI的CB3T系列器件在VCC=3.3V下工作时可用于从5V到3.3V的下降转换，在VCC=2.5V下工作时可用于从5V或3.3V到2.5V的下降转换。CB3T器件在某些应用领域可用于双向转换，如图9所示。

　　图12：连接3V总线与5V(TTL)总线的CB3T器件

　　诀窍：在图12中，CB3T器件的工作电压为3V。当将信号从5V总线传输到3V总线时，CB3T器件将输出电压钳位到VCC(3V)。当将信号从3V总线传输到5V总线时，5V端的输出信号被钳位到大约2.8V，其对5VTTL器件是有效的VIH电平。

总结：嵌入式系统电源电路设计实现的方法有很多种，这里介绍的方案或者技巧