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1、技巧和訣竅技巧和訣竅 3V M 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 i 頁(yè) 技巧和訣竅簡(jiǎn)介技巧和訣竅簡(jiǎn)介 技巧 #1:使用 LDO 穩(wěn)壓器,從 5V 電源向 3.3V 系統(tǒng)供 電 .4 技巧 #2:選擇方案:采用齊納二極管的低成本供電系統(tǒng) .6 技巧 #3:選擇方案:采用 3 個(gè)整流二極管的更低成本供 電系統(tǒng) .8 技巧 #4:使用開關(guān)穩(wěn)壓器,從 5V 電源向 3.3V 系統(tǒng)供 電 .10 技巧 #5:3.3V ? 5V 直接連接 .13 技巧 #6:3.3V ? 5V 使用 MOSFET 轉(zhuǎn)換器.14 技巧 #7:3.3V ? 5V 使用二
2、極管補(bǔ)償.16 技巧 #8:3.3V ? 5V 使用電壓比較器.18 技巧 #9:5V ? 3.3V 直接連接 .21 技巧 #10: 5V ? 3.3V 使用二極管鉗位.22 技巧 #11: 5V ? 3.3V 有源鉗位.24 技巧 #12: 5V ? 3.3V 電阻分壓器.25 技巧 #13: 3.3V ? 5V 電平轉(zhuǎn)換器.29 技巧 #14: 3.3V ? 5V 模擬增益模塊.32 技巧 #15: 3.3V ? 5V 模擬補(bǔ)償模塊.33 技巧 #16: 5V ? 3.3V 有源模擬衰減器.34 技巧 #17: 5V ? 3.3V 模擬限幅器.37 技巧 #18: 驅(qū)動(dòng)雙極型晶體管. 4
3、1 技巧 #19: 驅(qū)動(dòng) N 溝道 MOSFET 晶體管 .44 目錄目錄 技巧和訣竅技巧和訣竅 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 ii 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 注:注: 技巧和訣竅技巧和訣竅 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 1 頁(yè) 技巧和訣竅簡(jiǎn)介技巧和訣竅簡(jiǎn)介 3.3 伏至 5 伏連接。 概述概述 我們對(duì)處理速度的需求日益增長(zhǎng),伴隨著這種增 長(zhǎng),用來(lái)構(gòu)建單片機(jī)的晶體管尺寸則在持續(xù)減小。 以更低的成本實(shí)現(xiàn)更高的集成度,也促進(jìn)了對(duì)更小 的幾何尺寸的需求。隨著尺寸的減小,晶體管擊穿 電
4、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。 Microchip 單片機(jī)的速度和復(fù)雜性已經(jīng)到達(dá)足以要 求降低電源電壓的程度,并正在向 5V 電源電壓以 下轉(zhuǎn)換。但問(wèn)題是絕大多數(shù)接口電路仍然是為 5V 電源而設(shè)計(jì)的。這就意味著,作為設(shè)計(jì)人員,我們 現(xiàn)在面臨著連接 3.3V 和 5V 系統(tǒng)的任務(wù)。此外, 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 3.3V/5V 的 障礙。 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS4
5、1285A_CN 第 2 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 本 技巧和訣竅提供了一些電源供電組件、數(shù) 字電平轉(zhuǎn)換組件甚至模擬轉(zhuǎn)換組件,以解決所面臨 的挑戰(zhàn)。全書對(duì)每種轉(zhuǎn)換均給出了多種選擇方案, 從單片 (All-in-One)接口器件到低成本的分立解 決方案都有涉及。簡(jiǎn)而言之,無(wú)論導(dǎo)致轉(zhuǎn)換的原因 是復(fù)雜性、成本還是尺寸,設(shè)計(jì)人員處理 3.3V 挑 戰(zhàn)可能需要的全部組件均在本文有所討論。 注:注: 本 技巧和訣竅中假設(shè)電源為 3.3V。然 而對(duì)于其他電源電壓,給出的方法只需要 經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男拚?,將同樣適用。 技巧和訣竅技巧和訣竅 2006 Microchip Tec
6、hnology Inc.DS41285A_CN 第 3 頁(yè) 電源電源 面對(duì) 3.3V 挑戰(zhàn)首先要解決的問(wèn)題之一是產(chǎn)生 3.3V 電源電壓。假設(shè)討論的是 5V 系統(tǒng)至 3.3V 系統(tǒng)的 連接,我們可以認(rèn)為已經(jīng)擁有穩(wěn)定的 5 VDC電源。 本節(jié)將給出針對(duì) 5V 至 3.3V 轉(zhuǎn)換而設(shè)計(jì)的電壓穩(wěn) 壓器解決方案。只需要適中的電流消耗的設(shè)計(jì)可以 使用簡(jiǎn)單的線性穩(wěn)壓器。如果電流需求較高的話, 可能就需要開關(guān)穩(wěn)壓器解決方案。對(duì)成本敏感的應(yīng) 用,可能需要簡(jiǎn)單的分立式二極管穩(wěn)壓器。下面針 對(duì)這幾種情況各給出一個(gè)例子,同時(shí)包含了必要的 支持信息,使其適用于各種最終應(yīng)用。 表表 1:電源比較:電源比較 方法方法VR
7、EGIQ效率尺寸成本瞬態(tài)響應(yīng)效率尺寸成本瞬態(tài)響應(yīng) 齊納旁路 穩(wěn)壓器 10% 典型值 5 mA60% 小低差 串聯(lián)線性 穩(wěn)壓器 0.4% 典型值 1 A 至 100 A 60% 小中極好 開關(guān)降壓 穩(wěn)壓器 0.4% 典型值 30 A 至 2 mA 93% 中 到 大 高好 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 4 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 技巧技巧 #1使用使用 LDO 穩(wěn)壓器,從穩(wěn)壓器,從 5V 電源向電源向 3.3V 系統(tǒng)供電系統(tǒng)供電 標(biāo)準(zhǔn)三端線性穩(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,就不能使用它們。壓
8、 差為幾百個(gè)毫伏的低壓降 (Low Dropout, LDO) 穩(wěn)壓器,是此類應(yīng)用的理想選擇。圖 1-1 是基本 LDO 系統(tǒng)的框圖,標(biāo)注了相應(yīng)的電流。從圖中可 以看出, LDO 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 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)。 技巧和訣竅技巧和訣竅 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 5 頁(yè) 圖圖 1-1:LDO 電壓穩(wěn)壓器電壓穩(wěn)壓器 L
9、DO的靜態(tài)電流IQ是器件空載工作時(shí)器件的接地電 流 IGND。 IGND是 LDO 用來(lái)進(jìn)行穩(wěn)壓的電流。當(dāng) IOUTIQ時(shí), LDO 的效率可用輸出電壓除以輸入 電壓來(lái)近似地得到。然而,輕載時(shí),必須將 IQ計(jì) 入效率計(jì)算中。具有較低 IQ的 LDO 其輕載效率較 高。輕載效率的提高對(duì)于 LDO 性能有負(fù)面影響。 靜態(tài)電流較高的 LDO 對(duì)于線路和負(fù)載的突然變化 有更快的響應(yīng)。 IIN VIN VREF IOUT C1 C2 IGND RL 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 6 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 技巧技巧 #2選擇方案:采用齊納二極
10、管的低成 本供電系統(tǒng) 選擇方案:采用齊納二極管的低成 本供電系統(tǒng) 這里詳細(xì)說(shuō)明了一個(gè)采用齊納二極管的低成本穩(wěn)壓 器方案。 圖圖 2-1:齊納電源:齊納電源 可以用齊納二極管和電阻做成簡(jiǎn)單的低成本 3.3V 穩(wěn)壓器,如圖 2-1 所示。在很多應(yīng)用中,該電路可 以替代 LDO 穩(wěn)壓器并具成本效益。但是,這種穩(wěn) 壓器對(duì)負(fù)載敏感的程度要高于 LDO 穩(wěn)壓器。另 外,它的能效較低,因?yàn)?R1和 D1始終有功耗。 R1限制流入D1和PICmicro MCU的電流, 從而使 VDD保持在允許范圍內(nèi)。由于流經(jīng)齊納二極管的電 流變化時(shí),二極管的反向電壓也將發(fā)生改變,所以 需要仔細(xì)考慮 R1的值。 VDD VSS
11、 PICmicro MCU 0.1 FC1 D1 +5V R1 470 技巧和訣竅技巧和訣竅 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 7 頁(yè) R1的選擇依據(jù)是:在最大負(fù)載時(shí)通常是在 PICmicro MCU 運(yùn)行且驅(qū)動(dòng)其輸出為高電平時(shí) R1上的電壓降要足夠低從而使PICmicro MCU有足 以維持工作所需的電壓。同時(shí),在最小負(fù)載時(shí) 通常是 PICmicro MCU 復(fù)位時(shí)VDD不超過(guò)齊 納二極管的額定功率,也不超過(guò) PICmicro MCU 的最大 VDD。 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 8 頁(yè) 2006 Microchip
12、 Technology Inc. 技巧技巧 #3選擇方案:采用選擇方案:采用 3 個(gè)整流二極管的 更低成本供電系統(tǒng) 個(gè)整流二極管的 更低成本供電系統(tǒng) 圖 3-1 詳細(xì)說(shuō)明了一個(gè)采用 3 個(gè)整流二極管的更低 成本穩(wěn)壓器方案。 圖圖 3-1:二極管電源:二極管電源 我們也可以把幾個(gè)常規(guī)開關(guān)二極管串聯(lián)起來(lái),用其 正向壓降來(lái)降低進(jìn)入的 PICmicro MCU 的電壓。 這甚至比齊納二極管穩(wěn)壓器的成本還要低。這種設(shè) 計(jì)的電流消耗通常要比使用齊納二極管的電路低。 VDD VSS PICmicro MCU 0.1 FC1 R1 +5V D3 D1D2 技巧和訣竅技巧和訣竅 2006 Microchip T
13、echnology Inc.DS41285A_CN 第 9 頁(yè) 所需二極管的數(shù)量根據(jù)所選用二極管的正向電壓而 變化。二極管 D1-D3的電壓降是流經(jīng)這些二極管 的電流的函數(shù)。連接 R1是為了避免在負(fù)載最小時(shí) 通常是 PICmicro MCU 處于復(fù)位或休眠狀態(tài) 時(shí)PICmicro MCU VDD引腳上的電壓超過(guò) PICmicro MCU 的最大 VDD值。根據(jù)其他連接至 VDD的電路, 可以提高R1的阻值, 甚至也可能完全 不需要 R1。二極管 D1-D3的選擇依據(jù)是:在最大 負(fù)載時(shí)通常是 PICmicro MCU 運(yùn)行且驅(qū)動(dòng)其 輸出為高電平時(shí)D1-D3上的電壓降要足夠低從 而能夠滿足 PIC
14、micro MCU 的最低 VDD要求。 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 10 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 技巧技巧 #4使用開關(guān)穩(wěn)壓器,從使用開關(guān)穩(wěn)壓器,從 5V 電源向電源向 3.3V 系統(tǒng)供電系統(tǒng)供電 如圖 4-1 所示,降壓開關(guān)穩(wěn)壓器是一種基于電感的 轉(zhuǎn)換器,用來(lái)把輸入電壓源降低至幅值較低的輸出 電壓。輸出穩(wěn)壓是通過(guò)控制 MOSFET Q1 的導(dǎo)通 (ON)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于 MOSFET 要么處于低 阻狀態(tài),要么處于高阻狀態(tài) (分別為 ON 和 OFF) ,因此高輸入源電壓能夠高效率地轉(zhuǎn)換成較 低的輸出電壓。 當(dāng) Q1 在這兩種
15、狀態(tài)期間時(shí),通過(guò)平衡電感的電壓 - 時(shí)間,可以建立輸入和輸出電壓之間的關(guān)系。 對(duì)于 MOSFET Q1,有下式: 在選擇電感的值時(shí),使電感的最大峰 - 峰紋波電流 等于最大負(fù)載電流的百分之十的電感值,是個(gè)很好 的初始選擇。 (Vs Vo) *ton = Vo * (T ton) 其中:T ton /Duty_Cycle Duty_CycleQ1 = Vo/Vs V = L* (di/dt) L = (Vs -Vo) * (ton/Io*0.10) 技巧和訣竅技巧和訣竅 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 11 頁(yè) 在選擇輸出電容值時(shí),好的初值
16、是:使 LC 濾波器 特性阻抗等于負(fù)載電阻。這樣在滿載工作期間如果 突然卸掉負(fù)載,電壓過(guò)沖能處于可接受范圍之內(nèi)。 在選擇二極管 D1時(shí),應(yīng)選擇額定電流足夠大的元 件,使之能夠承受脈沖周期 (IL)放電期間的電感 電流。 圖圖 4-1:降壓 (:降壓 (BUCK)穩(wěn)壓器)穩(wěn)壓器 C = L/R2 = (I2 * L)/V2 oo Zo L/C L Vo D1 C Q1 Vs RL 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 12 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 數(shù)字連接數(shù)字連接 在連接兩個(gè)工作電壓不同的器件時(shí),必須要知道其 各自的輸出、輸入閾值。知道閾值之
17、后,可根據(jù)應(yīng) 用的其他需求選擇器件的連接方法。表 4-1 是本文 檔所使用的輸出、輸入閾值。在設(shè)計(jì)連接時(shí),請(qǐng)務(wù) 必參考制造商的數(shù)據(jù)手冊(cè)以獲得實(shí)際的閾值電平。 表表 4-1:輸入:輸入 / 輸出閾值輸出閾值 VOH 最小值最小值 VOL 最大值最大值 VIH 最小值最小值 VIL 最大值最大值 5V TTL2.4V0.5V2.0V0.8V 3.3V LVTTL 2.4V0.4V2.0V0.8V 5V CMOS 4.7V (VCC-0.3V) 0.5V3.5V (0.7xVCC) 1.5V (0.3xVCC) 3.3V LVCMOS 3.0V (VCC-0.3V) 0.5V2.3V (0.7xVC
18、C) 1.0V (0.3xVCC) 技巧和訣竅技巧和訣竅 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 13 頁(yè) 技巧技巧 #53.3V ? 5V 直接連接直接連接 將 3.3V 輸出連接到 5V 輸入最簡(jiǎn)單、最理想的方 法是直接連接。直接連接需要滿足以下 2 點(diǎn)要求: 3.3V 輸出的 VOH大于 5V 輸入的 VIH 3.3V 輸出的 VOL小于 5V 輸入的 VIL 能夠使用這種方法的例子之一是將 3.3V LVCMOS 輸出連接到 5V TTL 輸入。從表 4-1 中所給出的值 可以清楚地看到上述要求均滿足。 3.3V LVCMOS 的 VOH
19、(3.0V)大于 5V TTL 的 VIH(2.0V) 且 3.3V LVCMOS 的 VOL(0.5V)小于 5V TTL 的 VIL(0.8V) 。 如果這兩個(gè)要求得不到滿足,連接兩個(gè)部分時(shí)就需 要額外的電路??赡艿慕鉀Q方案請(qǐng)參閱技巧 6、 7、 8 和 13。 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 14 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 技巧技巧 #63.3V ? 5V 使用使用 MOSFET 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 如果 5V 輸入的 VIH比 3.3V CMOS 器件的 VOH要 高,則驅(qū)動(dòng)任何這樣的 5V 輸入就需要額外的電 路。圖 6-1 所示為
20、低成本的雙元件解決方案。 在選擇 R1的阻值時(shí),需要考慮兩個(gè)參數(shù),即:輸 入的開關(guān)速度和 R1上的電流消耗。當(dāng)把輸入從 0 切換到 1 時(shí),需要計(jì)入因 R1形成的 RC 時(shí)間常數(shù) 而導(dǎo)致的輸入上升時(shí)間、 5V 輸入的輸入容抗以及 電路板上任何的雜散電容。輸入開關(guān)速度可通過(guò)下 式計(jì)算: 由于輸入容抗和電路板上的雜散電容是固定的,提 高輸入開關(guān)速度的惟一途徑是降低 R1的阻值。而 降低 R1阻值以獲取更短的開關(guān)時(shí)間,卻是以增大 5V 輸入為低電平時(shí)的電流消耗為代價(jià)的。通常, 切換到 0 要比切換到 1 的速度快得多,因?yàn)?N 溝 道 MOSFET 的導(dǎo)通電阻要遠(yuǎn)小于 R1。另外,在 選擇 N 溝道
21、 FET 時(shí),所選 FET 的 VGS應(yīng)低于 3.3V 輸出的 VOH。 TSW = 3 x R1 x (CIN + CS) 技巧和訣竅技巧和訣竅 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 15 頁(yè) 圖圖 6-1:MOSFET 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 5V R1 5V 輸入 3.3V 輸出 LVCMOS 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 16 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 技巧技巧 #73.3V ? 5V 使用二極管補(bǔ)償使用二極管補(bǔ)償 表 7-1 列出了 5V CMOS 的輸入電壓閾值、 3.3V LVTT
22、L 和 LVCMOS 的輸出驅(qū)動(dòng)電壓。 表表 7-1:輸入:輸入 / 輸出閾值輸出閾值 從上表看出, 5V CMOS 輸入的高、低輸入電壓閾 值均比 3.3V 輸出的閾值高約一伏。因此,即使來(lái) 自 3.3V 系統(tǒng)的輸出能夠被補(bǔ)償,留給噪聲或元件 容差的余地也很小或者沒有。我們需要的是能夠補(bǔ) 償輸出并加大高低輸出電壓差的電路。 圖圖 7-1:二極管補(bǔ)償:二極管補(bǔ)償 5V CMOS 輸入輸入 3.3V LVTTL 輸出輸出 3.3V LVCMOS 輸出輸出 高電壓閾值 3.5V 2.4V 3.0V 低電壓閾值 1.5V 0.4V 3.3V + VF VOUT = VIN, 如果 VIN 3.3V
23、+ VF VF是二極管的正向壓降 技巧和訣竅技巧和訣竅 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 39 頁(yè) 為了防止輸入信號(hào)對(duì)電源造成影響,或者為了使輸 入應(yīng)對(duì)較大的瞬態(tài)電流時(shí)更為從容,對(duì)前述方法稍 加變化,改用齊納二極管。齊納二極管的速度通常 要比第一個(gè)電路中所使用的快速信號(hào)二極管慢。不 過(guò),齊納鉗位一般來(lái)說(shuō)更為結(jié)實(shí),鉗位時(shí)不依賴于 電源的特性參數(shù)。鉗位的大小取決于流經(jīng)二極管的 電流。這由 R1的值決定。如果 VIN源的輸出阻抗 足夠大的話,也可不需要 R1。 圖圖 17-2:齊納鉗位 :齊納鉗位 VOUTVIN R1 D1 VOUT = VBR
24、, 如果 VIN VBR VOUT = VIN, 如果 VIN VBR VBR是齊納二極管的反向擊穿電壓。 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 40 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 如果需要不依賴于電源的更為精確的過(guò)電壓鉗位, 可以使用運(yùn)放來(lái)得到精密二極管。電路如圖 17-3 所示。運(yùn)放補(bǔ)償了二極管的正向壓降,使得電壓正 好被鉗位在運(yùn)放的同相輸入端電源電壓上。如果運(yùn) 放是軌到軌的話,可以用 3.3V 供電。 圖圖 17-3:精確二極管鉗位:精確二極管鉗位 由于鉗位是通過(guò)運(yùn)放來(lái)進(jìn)行的,不會(huì)影響到電源。 運(yùn)放不能改善低電壓電路中出現(xiàn)的阻抗,阻抗仍為
25、R1加上源電路阻抗。 +3.3V D1 VOUTVIN R1 + - 5 6 VOUT = 3.3V, 如果 VIN 3.3V VOUT = VIN, 如果 VIN 3.3V 技巧和訣竅技巧和訣竅 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 41 頁(yè) 技巧技巧 #18 驅(qū)動(dòng)雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)雙極型晶體管 在驅(qū)動(dòng)雙極型晶體管時(shí),基極 “驅(qū)動(dòng)”電流和正 向電流增益 (/hFE)將決定晶體管將吸納多少電 流。如果晶體管被單片機(jī) I/O 端口驅(qū)動(dòng),使用端口 電壓和端口電流上限 (典型值 20 mA)來(lái)計(jì)算基 極驅(qū)動(dòng)電流。如果使用的是 3.3V 技術(shù),應(yīng)改用阻
26、值較小的基極電流限流電阻,以確保有足夠的基極 驅(qū)動(dòng)電流使晶體管飽和。 圖圖 18-1:使用單片機(jī):使用單片機(jī) I/O 端口驅(qū)動(dòng)雙極型晶體管端口驅(qū)動(dòng)雙極型晶體管 RBASE的值取決于單片機(jī)電源電壓。 公式18-1說(shuō)明 了如何計(jì)算 RBASE。 VBE正向壓降 + - RLOAD VLOAD hFE(正向增益) +VDD RBASE 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 42 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 表表 18-1:雙極型晶體管直流規(guī)范:雙極型晶體管直流規(guī)范 如果將雙極型晶體管用作開關(guān),開啟或關(guān)閉由單 片機(jī) I/O 端口引腳控制的負(fù)載,應(yīng)使用最
27、小的 hFE 規(guī)范和裕度,以確保器件完全飽和。 特性參數(shù)符號(hào) 最小 值 最大 值 單位測(cè)試條件 截止 ( 特性參數(shù)符號(hào) 最小 值 最大 值 單位測(cè)試條件 截止 (OFF)特性)特性 集電極 - 基極 擊穿電壓 V(BR)CBO60V IC = 50 A, IE = 0 集電極 - 發(fā)射極 擊穿電壓 V(BR)CEO50V IC = 1.0 mA, IB = 0 發(fā)射極 - 基極 擊穿電壓 V(BR)EBO7.0V IE = 50 A, IC = 0 集電極截止電流 ICBO100nAVCB = 60V 發(fā)射極截止電流 IEBO100nAVEB = 7.0V 導(dǎo)通 (導(dǎo)通 (ON)特性)特性 直
28、流電流增益 hFE120 180 270 270 390 560 VCE = 6.0V, IC = 1.0 mA 集電極 - 發(fā)射極 飽和電壓 VCE(SAT)0.4V IC = 50 mA, IB = 5.0 mA 技巧和訣竅技巧和訣竅 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 43 頁(yè) 公式公式 18-1:計(jì)算基極電阻值:計(jì)算基極電阻值 3V 技術(shù)示例: VDD = +3V, VLOAD = +40V, RLOAD = 400, hFE(最小值) = 180, VBE = 0.7V RBASE = 4.14 k, I/O 端口電流 = 556
29、A 5V 技術(shù)示例: VDD = +5V, VLOAD = +40V, RLOAD = 400, hFE(最小值) = 180, VBE = 0.7V RBASE = 7.74 k, I/O 端口電流 = 556 A 對(duì)于這兩個(gè)示例,提高基極電流留出裕度是不錯(cuò)的 做法。將 1 mA 的基極電流驅(qū)動(dòng)至 2 mA 能確保飽 和,但代價(jià)是提高了輸入功耗。 RBASE = (VDD VBE)XhFEXRLOAD VLOAD 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 44 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 技巧技巧 #19 驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng) N 溝道溝道 MOSFET 晶
30、體管晶體管 在選擇與 3.3V 單片機(jī)配合使用的外部 N 溝道 MOSFET 時(shí),一定要小心。MOSFET 柵極閾值電 壓表明了器件完全飽和的能力。對(duì)于 3.3V 應(yīng)用, 所選 MOSFET 的額定導(dǎo)通電阻應(yīng)針對(duì) 3V 或更小 的柵極驅(qū)動(dòng)電壓。例如,對(duì)于具有 3.3V 驅(qū)動(dòng)的 100 mA負(fù)載, 額定漏極電流為250 A的FET在柵 極 - 源極施加 1V 電壓時(shí),不一定能提供滿意的結(jié) 果。在從 5V 轉(zhuǎn)換到 3V 技術(shù)時(shí),應(yīng)仔細(xì)檢查柵極 - 源極閾值和導(dǎo)通電阻特性參數(shù),如圖 19-1 所示。 稍微減少柵極驅(qū)動(dòng)電壓,可以顯著減小漏電流。 圖圖 19-1:漏極電流柵極到源極電壓:漏極電流柵極到源
31、極電壓 ID VT VGS 0 0 3.3V 5V 技巧和訣竅技巧和訣竅 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 45 頁(yè) 對(duì)于 MOSFET,低閾值器件較為常見,其漏源 電壓額定值低于 30V。漏源額定電壓大于 30V 的 MOSFET,通常具有更高的閾值電壓 (VT) 。 表表 19-1:IRF7467 的的 RDS (ON)和)和 VGS (TH)規(guī)范)規(guī)范 如表 19-1 所示,此 30V N 溝道 MOSFET 開關(guān)的 閾值電壓是 0.6V。柵極施加 2.8V 的電壓時(shí),此 MOSFET 的額定電阻是 35 m,因此,它非常適 用于 3
32、.3V 應(yīng)用。 表表 19-2:IRF7201 的的 RDS (ON)和)和 VGS (TH)規(guī)范)規(guī)范 RDS(on) 靜態(tài)漏 - 源 導(dǎo)通電阻 9.412 m VGS = 10V, ID = 11A 10.613.5 VGS = 4.5V, ID = 9.0A 1735 VGS = 2.8V, ID = 5.5A VGS(th) 柵極閾值電壓 0.62.0V VDS = VGS, ID = 250 A RDS(on) 靜態(tài)漏 - 源 導(dǎo)通電阻 0.030 VGS = 10V, ID = 7.3A 0.050 VGS = 4.5V, ID = 3.7A VGS(th) 柵極閾值電壓 1.0V
33、 VDS = VGS, ID = 250 A 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 46 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 對(duì)于 IRF7201 數(shù)據(jù)手冊(cè)中的規(guī)范,柵極閾值電壓最 小值規(guī)定為 1.0V。這并不意味著器件可以用來(lái)在 1.0V柵-源電壓時(shí)開關(guān)電流, 因?yàn)閷?duì)于低于4.5V的 VGS(th) ,沒有說(shuō)明規(guī)范。對(duì)于需要低開關(guān)電阻 的 3.3V 驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用,不建議使用 IRF7201,但它 可以用于 5V 驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 47 頁(yè) 更多在線信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn): 應(yīng)用筆記
34、移植文檔 3 伏快訊 常見問(wèn)答 技巧和訣竅技巧和訣竅 DS41285A_CN 第 48 頁(yè) 2006 Microchip Technology Inc. 注:注: 2006 Microchip Technology Inc.DS41285A_CN 第 49 頁(yè) 提供本文檔的中文版本僅為了便于理解。請(qǐng)勿忽視文檔中包含的 英文部分,因?yàn)槠渲刑峁┝擞嘘P(guān) 提供本文檔的中文版本僅為了便于理解。請(qǐng)勿忽視文檔中包含的 英文部分,因?yàn)槠渲刑峁┝擞嘘P(guān) Microchip 產(chǎn)品性能和使用情況 的有用信息。 產(chǎn)品性能和使用情況 的有用信息。 Microchip Technology Inc. 及其分公司和相關(guān)公 司
35、、各級(jí)主管與員工及事務(wù)代理機(jī)構(gòu)對(duì)譯文中可能存在的任何差 錯(cuò)不承擔(dān)任何責(zé)任。 建議參考 及其分公司和相關(guān)公 司、各級(jí)主管與員工及事務(wù)代理機(jī)構(gòu)對(duì)譯文中可能存在的任何差 錯(cuò)不承擔(dān)任何責(zé)任。 建議參考 Microchip Technology Inc. 的英文 原版文檔。 的英文 原版文檔。 本出版物中所述的器件應(yīng)用信息及其他類似內(nèi)容僅為您提供便 利,它們可能由更新之信息所替代。確保應(yīng)用符合技術(shù)規(guī)范,是 您自身應(yīng)負(fù)的責(zé)任。 Microchip對(duì)這些信息不作任何明示或暗示、 書面或口頭、法定或其他形式的聲明或擔(dān)保,包括但不限于針對(duì) 其使用情況、質(zhì)量、性能、適銷性或特定用途的適用性的聲明或 擔(dān)保。 對(duì)這些
36、信息不作任何明示或暗示、 書面或口頭、法定或其他形式的聲明或擔(dān)保,包括但不限于針對(duì) 其使用情況、質(zhì)量、性能、適銷性或特定用途的適用性的聲明或 擔(dān)保。 Microchip 對(duì)因這些信息及使用這些信息而引起的后果不承 擔(dān)任何責(zé)任。 如果將 Microchip器件用于生命維持和/或生命安全 應(yīng)用, 一切風(fēng)險(xiǎn)由買方自負(fù)。 買方同意在由此引發(fā)任何一切傷害、 索賠、訴訟或費(fèi)用時(shí),會(huì)維護(hù)和保障 Microchip 免于承擔(dān)法律責(zé) 任,并加以賠償。在 Microchip 知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)下,不得暗中或以其 他方式轉(zhuǎn)讓任何許可證。 商標(biāo)商標(biāo) Microchip 的名稱和徽標(biāo)組合、 Microchip 徽標(biāo)、 Acc
37、uron、 dsPIC、 KEELOQ、 microID、 MPLAB、 PIC、 PICmicro、 PICSTART、 PRO MATE、 PowerSmart、 rfPIC 和 SmartShunt 均為 Microchip Technology Inc. 在美國(guó)和其他國(guó)家或地區(qū)的注冊(cè) 商標(biāo)。 AmpLab、FilterLab、Migratable Memory、MXDEV、MXLAB、 SEEVAL、 SmartSensor 和 The Embedded Control Solutions Company 均為 Microchip Technology Inc. 在美國(guó)的注冊(cè)商標(biāo)。 A
38、nalog-for-the-Digital Age、Application Maestro、dsPICDEM、 dsPICDEM.net、 dsPICworks、 ECAN、 ECONOMONITOR、 FanSense、 FlexROM、 fuzzyLAB、 In-Circuit Serial Programming、 ICSP、 ICEPIC、 Linear Active Thermistor、 Mindi、 MiWi、 MPASM、 MPLIB、 MPLINK、 PICkit、 PICDEM、 PICDEM.net、 PICLAB、 PICtail、 PowerCal、 PowerInf
39、o、 PowerMate、 PowerTool、 REAL ICE、 rfLAB、 rfPICDEM、 Select Mode、 Smart Serial、 SmartTel、 Total Endurance、 UNI/O、 WiperLock 和 ZENA 均為 Microchip Technology Inc. 在美國(guó)和其他國(guó)家或地區(qū)的商標(biāo)。 SQTP 是 Microchip Technology Inc. 在美國(guó)的服務(wù)標(biāo)記。 在此提及的所有其他商標(biāo)均為各持有公司所有。 2006, Microchip Technology Inc. 版權(quán)所有。 M DS41285A_CN 第 50 頁(yè) 2
40、006 Microchip Technology Inc. 全球銷售及服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)全球銷售及服務(wù)網(wǎng)點(diǎn) 美洲美洲 公司總部公司總部 Corporate Office Tel: 1-480-792-7200 技術(shù)支持: http:/ 亞特蘭大亞特蘭大 Tel: 1-770-640-0034 波士頓波士頓 Tel: 1-774-760-0087 芝加哥芝加哥 Tel: 1-630-285-0071 達(dá)拉斯達(dá)拉斯 Tel: 1-972-818-7423 底特律底特律 Tel: 1-248-538-2250 科科莫科科莫 Tel: 1-765-864-8360 洛杉磯洛杉磯 Tel: 1-949-462-9
41、523 圣何塞圣何塞 Tel: 1-650-215-1444 加拿大多倫多加拿大多倫多 Tel: 1-905-673-0699 亞太地區(qū)亞太地區(qū) 中國(guó)中國(guó) - 北京北京 Tel: 86-10-8528-2100 中國(guó)中國(guó) - 成都成都 Tel: 86-28-8676-6200 中國(guó)中國(guó) - 福州 福州 Tel: 86-591-8750-3506 中國(guó)中國(guó) - 香港特別行政區(qū) 香港特別行政區(qū) Tel: 852-2401-1200 中國(guó)中國(guó) - 青島青島 Tel: 86-532-8502-7355 中國(guó)中國(guó) - 上海上海 Tel: 86-21-5407-5533 中國(guó)中國(guó) - 沈陽(yáng)沈陽(yáng) Tel: 86-24-2334-282
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