3V转5V的技巧和诀窍详细资料说明

　　我们对处理速度的需求日益增长，伴随着这种增长，用来构建单片机的晶体管尺寸则在持续减小。以更低的成本实现更高的集成度，也促进了对更小的几何尺寸的需求。随着尺寸的减小，晶体管击穿电压变得更低，最终，当击穿电压低于电源电压时，就要求减小电源电压。因此，随着速度的提高和复杂程度的上升，对于高密度器件而言，不可避免的后果就是电源电压将从 5V 降至 3.3V，甚至1.8V。

　　Microchip 单片机的速度和复杂性已经到达足以要求降低电源电压的程度，并正在向 5V 电源电压以下转换。但问题是绝大多数接口电路仍然是为 5V电源而设计的。这就意味着，作为设计人员，我们现在面临着连接 3.3V 和 5V 系统的任务。此外，这个任务不仅包括逻辑电平转换，同时还包括为3.3V 系统供电、转换模拟信号使之跨越 3.3V/5V 的障碍。

　　本 《技巧和诀窍》提供了一些电源供电组件、数字电平转换组件甚至模拟转换组件，以解决所面临的挑战。全书对每种转换均给出了多种选择方案，从单片 （All-in-One）接口器件到低成本的分立解决方案都有涉及。简而言之，无论导致转换的原因是复杂性、成本还是尺寸，设计人员处理 3.3V 挑战可能需要的全部组件均在本文有所讨论。

　　面对 3.3V 挑战首先要解决的问题之一是产生 3.3V电源电压。假设讨论的是 5V 系统至 3.3V 系统的连接，我们可以认为已经拥有稳定的 5 VDC 电源。本节将给出针对 5V 至 3.3V 转换而设计的电压稳压器解决方案。只需要适中的电流消耗的设计可以使用简单的线性稳压器。如果电流需求较高的话，可能就需要开关稳压器解决方案。对成本敏感的应用，可能需要简单的分立式二极管稳压器。下面针对这几种情况各给出一个例子，同时包含了必要的支持信息，使其适用于各种最终应用。

　　标准三端线性稳压器的压差通常是 2.0-3.0V。要把 5V 可靠地转换为 3.3V，就不能使用它们。压差为几百个毫伏的低压降 （Low Dropout， LDO）稳压器，是此类应用的理想选择。图 1-1 是基本LDO 系统的框图，标注了相应的电流。从图中可以看出， LDO 由四个主要部分组成：

　　1. 导通晶体管

　　2. 带隙参考源

　　3. 运算放大器

　　4. 反馈电阻分压器

　　在选择 LDO 时，重要的是要知道如何区分各种LDO。器件的静态电流、封装大小和型号是重要的器件参数。根据具体应用来确定各种参数，将会得到最优的设计。

　　LDO的静态电流IQ是器件空载工作时器件的接地电流 IGND。 IGND 是 LDO 用来进行稳压的电流。当IOUT》》IQ 时， LDO 的效率可用输出电压除以输入电压来近似地得到。然而，轻载时，必须将 IQ 计入效率计算中。具有较低 IQ 的 LDO 其轻载效率较高。轻载效率的提高对于 LDO 性能有负面影响。静态电流较高的 LDO 对于线路和负载的突然变化有更快的响应。