秘籍!嵌入式系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)決巧，搞定電壓轉(zhuǎn)換!

　　高效能的嵌入式系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)一般比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)獨(dú)特的多重電壓級(jí)時(shí)需滿(mǎn)足精準(zhǔn)的電壓、電流、紋波、噪聲濾波、同步化、軟啟動(dòng)和電源分隔等要求。本文根據(jù)硬件設(shè)計(jì)大俠在一些嵌入式系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)技巧，整理出嵌入式系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)秘籍，9大電壓轉(zhuǎn)換訣竅!奉獻(xiàn)給EEPW網(wǎng)友們，在嵌入式電源電路的設(shè)計(jì)中好好把握，也讓大家節(jié)省設(shè)計(jì)所需的寶貴時(shí)間。

　　1.高瞻遠(yuǎn)矚，需細(xì)思量：FPGA系統(tǒng)，DSP系統(tǒng)，包括現(xiàn)在風(fēng)頭正勁的ARM為主的32位微處理器嵌入式系統(tǒng)都是多電源低電壓供電。此外，對(duì)于采用電池供電的便攜式嵌入式系統(tǒng)的電源來(lái)說(shuō)，還要有電源管理的考慮。

　　嵌入式系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)的好壞直接決定了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗。出現(xiàn)電源設(shè)計(jì)問(wèn)題的原因一方面是由于設(shè)計(jì)者硬件設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足;另一方面是集成穩(wěn)壓芯片品種繁多、手冊(cè)說(shuō)明不規(guī)范，特別是有些廠(chǎng)商LDO, 以及DC-DC轉(zhuǎn)換器的說(shuō)明使用，讓人似懂非懂。

　　2.知己知彼，掌握秘籍：

　　嵌入式系統(tǒng)電源一般有這么幾種類(lèi)型的電源引腳：用于向內(nèi)核供電，一般為3.3V，1.8 V;分別給PLL、振蕩器、復(fù)位電路，包括ADC部分供電，一般為3.3V，2.5V，2.0V，1.8 V，1.5V，1.2V等;分別用于給外設(shè)I/O口線(xiàn)、USB收發(fā)器以及外部總線(xiàn)接口I/O口線(xiàn)供電，一般為3.3 V，2.5V,1.8V等。系統(tǒng)的鍵盤(pán)、顯示電路的供電電壓需要+5 V電源。通過(guò)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的控制要求和性能進(jìn)行分析，一般系統(tǒng)的負(fù)載電流大約為3 A以上，一般的系統(tǒng)需要使用至少3組以上的電源供電。

　　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，1.2V等。

　　因此，作為系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)人員，面臨著連接 5V 和 3.3V ，1.8V等電壓轉(zhuǎn)換的的任務(wù)。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 1.2V/1.8V/3.3V/5V 的障礙。

　　秘籍：看懂下面的圖1，神馬多嵌入式電源電壓轉(zhuǎn)換就是浮云!

　　圖1：不同電壓電平轉(zhuǎn)換的閥值

　　圖1顯示了不同電源電壓和器件技術(shù)的閾值電平。為了成功連接兩個(gè)器件，必須符合以下要求：

　?、? 驅(qū)動(dòng)器的VOH 必須高于接收器的VIH。

　?、? 驅(qū)動(dòng)器的VOL 必須低于接收器的VIL。

　?、? 驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓不得超過(guò)接收器的I/O 電壓容差。

　　3.九大訣竅，分而治之：

　?、?V 至 3.3V 轉(zhuǎn)換完全可以用LDO穩(wěn)壓器解決

　　如果電路負(fù)載電流不大對(duì)效率無(wú)要求的設(shè)計(jì)，可以使用簡(jiǎn)單穩(wěn)定的線(xiàn)性穩(wěn)壓器。如果電流需求較高的話(huà)，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，也可能需要簡(jiǎn)單的分立式二極管穩(wěn)壓器。

　　圖2：幾種電源性能比較

　　標(biāo)準(zhǔn)三端線(xiàn)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，壓差為幾百個(gè)毫伏的低壓降 (Low Dropout， LDO)穩(wěn)壓器，是此類(lèi)應(yīng)用的理想選擇。LDO 內(nèi)部由四個(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。

　　訣竅：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)。如下圖采用LM1117-3.3V(AMS1117)供電

　　圖3：低壓差LDO的5V到3.3V的典型運(yùn)用