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与非网|| 19种电压转换的电路设计方法，干货( 二 )


当Q1在这两种状态期间时 ， 通过平衡电感的电压-时间 ， 可以建立输入和输出电压之间的关系 。
与非网|| 19种电压转换的电路设计方法，干货
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对于MOSFETQ1 ， 有下式：
在选择电感的值时 ， 使电感的最大峰-峰纹波电流等于最大负载电流的百分之十的电感值 ， 是个很好的初始选择 。
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在选择输出电容值时 ， 好的初值是：使LC滤波器特性阻抗等于负载电阻 。 这样在满载工作期间如果突然卸掉负载 ， 电压过冲能处于可接受范围之内 。
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在选择二极管D1时 ， 应选择额定电流足够大的元件 ， 使之能够承受脉冲周期（IL）放电期间的电感电流 。
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数字连接
在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 。 表4-1是本文档所使用的输出、输入阈值 。 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 。
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技巧五：3.3V→5V直接连接
将3.3V输出连接到5V输入最简单、最理想的方法是直接连接 。 直接连接需要满足以下2点要求：
?3.3V输出的VOH大于5V输入的VIH
?3.3V输出的VOL小于5V输入的VIL
能够使用这种方法的例子之一是将3.3VLVCMOS输出连接到5VTTL输入 。 从表4-1中所给出的值可以清楚地看到上述要求均满足 。
3.3VLVCMOS的VOH（3.0V）大于5VTTL的VIH（2.0V）且3.3VLVCMOS的VOL（0.5V）小于5VTTL的VIL（0.8V） 。
如果这两个要求得不到满足 ， 连接两个部分时就需要额外的电路 。 可能的解决方案请参阅技巧6、7、8和13 。
技巧六：3.3V→5V使用MOSFET转换器
如果5V输入的VIH比3.3VCMOS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6-1所示为低成本的双元件解决方案 。
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：
由于输入容抗和电路板上的杂散电容是固定的 ， 提高输入开关速度的惟一途径是降低R1的阻值 。 而降低R1阻值以获取更短的开关时间 ， 却是以增大5V输入为低电平时的电流消耗为代价的 。 通常 ， 切换到0要比切换到1的速度快得多 ， 因为N沟道MOSFET的导通电阻要远小于R1 。 另外 ， 在选择N沟道FET时 ， 所选FET的VGS应低于3.3V输出的VOH 。
技巧七：3.3V→5V使用二极管补偿
表7-1列出了5VCMOS的输入电压阈值、3.3VLVTTL和LVCMOS的输出驱动电压 。
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从上表看出 ， 5VCMOS输入的高、低输入电压阈值均比3.3V输出的阈值高约一伏 。 因此 ， 即使来自3.3V系统的输出能够被补偿 ， 留给噪声或元件容差的余地也很小或者没有 。 我们需要的是能够补偿输出并加大高低输出电压差的电路 。
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输出电压规范确定后 ， 就已经假定：高输出驱动的是输出和地之间的负载 ， 而低输出驱动的是3.3V和输出之间的负载 。 如果高电压阈值的负载实际上是在输出和3.3V之间的话 ， 那么输出电压实际上要高得多 ， 因为拉高输出的机制是负载电阻 ， 而不是输出三极管 。


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