秘籍!嵌入式系统电源设计决巧，搞定电压转换!

　　如图4所示，降压开关稳压器是一种基于电感的转换器，用来把输入电压源降低至幅值较低的输出电压。输出稳压是通过控制 MOSFET Q1 的导通(ON)时间来实现的。由于 MOSFET 要么处于低阻状态，要么处于高阻状态 (分别为 ON 和OFF)，因此高输入源电压能够高效率地转换成较低的输出电压。

　　图4：开关稳压器件在降压电路的使用

诀窍：在选择开关稳压器时，在使用开关稳压芯片时，对于连接两个工作电压不同的器件时，必须要知道其各自的输出、输入阈值。知道阈值之后，可根据应用的其他需求选择器件的连接方法。图5 是大侠们所使用的输出、输入阈值一个列表。在设计连接时，请务必参考制造商的数据手册以获得实际的阈值电平。

　　图5：典型输出、输入阈值列表

　　③3V到5V使用MOS管转换方案

　　如果 5V 输入的 VIH 比 3.3V CMOS 器件的 VOH 要高，则驱动任何这样的 5V 输入就需要额外的电路。

　　图6：所示为低成本的双元件解决方案

诀窍：在选择 R1 的阻值时，需要考虑两个参数，即：输入的开关速度和 R1 上的电流消耗。当把输入从 0切换到 1 时，需要计入因 R1 形成的 RC 时间常数而导致的输入上升时间、 5V 输入的输入容抗以及电路板上任何的杂散电容。输入开关速度可通过下

　　式计算：TSW = 3 x R1 x (CIN + CS)。

　　④3V到5V可以尝试用电压比较器。如图7：

　　图7：3V到5V使用电压比较器

　　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 3.3V ADC 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。