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与非网|| 19种电压转换的电路设计方法，干货

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（LowDropout ， 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：
技巧一：使用LDO稳压器 ， 从5V电源向3.3V系统供电
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（LowDropout ， 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 。
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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 。
技巧二：采用齐纳二极管的低成本供电系统
这里详细说明了一个采用齐纳二极管的低成本稳压器方案 。
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可以用齐纳二极管和电阻做成简单的低成本3.3V稳压器 ， 如图2-1所示 。 在很多应用中 ， 该电路可以替代LDO稳压器并具成本效益 。 但是 ， 这种稳压器对负载敏感的程度要高于LDO稳压器 。 另外 ， 它的能效较低 ， 因为R1和D1始终有功耗 。 R1限制流入D1和PICmicro?MCU的电流 ， 从而使VDD保持在允许范围内 。 由于流经齐纳二极管的电流变化时 ， 二极管的反向电压也将发生改变 ， 所以需要仔细考虑R1的值 。
R1的选择依据是：在最大负载时——通常是在PICmicroMCU运行且驱动其输出为高电平时——R1上的电压降要足够低从而使PICmicroMCU有足以维持工作所需的电压 。 同时 ， 在最小负载时——通常是PICmicroMCU复位时——VDD不超过齐纳二极管的额定功率 ， 也不超过PICmicroMCU的最大VDD 。
技巧三：采用3个整流二极管的更低成本供电系统
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图3-1详细说明了一个采用3个整流二极管的更低成本稳压器方案 。
我们也可以把几个常规开关二极管串联起来 ， 用其正向压降来降低进入的PICmicroMCU的电压 。 这甚至比齐纳二极管稳压器的成本还要低 。 这种设计的电流消耗通常要比使用齐纳二极管的电路低 。
所需二极管的数量根据所选用二极管的正向电压而变化 。 二极管D1-D3的电压降是流经这些二极管的电流的函数 。 连接R1是为了避免在负载最小时——通常是PICmicroMCU处于复位或休眠状态时——PICmicroMCUVDD引脚上的电压超过PICmicroMCU的最大VDD值 。 根据其他连接至VDD的电路 ， 可以提高R1的阻值 ， 甚至也可能完全不需要R1 。 二极管D1-D3的选择依据是：在最大负载时——通常是PICmicroMCU运行且驱动其输出为高电平时——D1-D3上的电压降要足够低从而能够满足PICmicroMCU的最低VDD要求 。
技巧四：使用开关稳压器 ， 从5V电源向3.3V系统供电
如图4-1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MOSFETQ1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 。


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