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MSP430混合电压和逻辑系统的设计(3)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/2/17 15:09:42   

 关键词:  半导体 便携式设备 电源

2.5 四种电源解决方案比较:

到底应该采取何种电源设计方案,取决于我们设计的具体要求。通常小功率或对电源效率要求较低的时候,可以采用LDO。如对效率有较高要求,或电源功率较大,则应该使用开关电源模块或自己设计开关电源。最终是采用电源模块或自己设计开关电源,则取决于成本要求和设计能力。以上几种方法各有所长,各有不足。表1给出了详细的比较情况。MSP430的特点之一是低功耗,因此如果要利用它的这个特点就不能采用电阻分压法。

3 MSP430与5V逻辑器件接口问题

3.1 逻辑电平不同,接口时出现的问题

在混合电压系统中,不同电源电压的逻辑器件互相接口存在以下几个问题:

加到输入和输出引脚上允许的最大电压限制问题。器件对加到输入或者输出脚上的电压通常是有限制的。这些引脚有二极管或者分离元件接到 Vcc。如果接入的电压过高,则电流将会通过二极管或者分离元件流向电源。例如在3.3V器件的输入端上加上5V的信号,则5V电源会向3.3V电源充电。持续的电流将会损坏二极管和其它电路元件。

两个电源间电流的互串问题。在等待或者掉电方式时,3.3V电源降落到0V,大电流将流通到地,这使得总线上的高电压被下拉到地,这些情况将引起数据丢失和元件损坏。必须注意的是:不管在3.3V的工作状态还是在0V的等待状态都不允许电流流向Vcc。

接口输入转换门限问题。用5V的器件来驱动3.3V的器件有很多不同的情况,同样TTL和CMOS间的转换电平也存在着不同情况。驱动器必须满足接收器的输入转换电平,并且要有足够的容限以保证不损坏电路元件。

3.2 输入端ESD保护电路

为了说清楚为什么3.3V器件可以有5V的输入容限,首先介绍逻辑电路输入端的静电放电(ESD)保护电路的工作原理。实际上数字电路的所有输入端都有一个ESD保护电路,如图3所示。传统的CMOS电路通过接地二极管D1和D2对负向高电压限幅而实现保护,正向高电压则由二极管D3钳位。这种电路的缺点是为了防止电流流向Vcc电源,最大的输入电压被限制在Vcc+0.5V(二极管压降)。大多数5V系统输出端的电压可达3.6V以上,因此采用了这种电路结构的3.3V器件是不能与5V器件输出端直接接口的。

有些3.3V系统电路可以使用两个MOS场效应管或者晶体管T1、T2代替图3(a)中D1、D2二极管,如图3(b)所示。T1、T2的作用相当于快速齐纳二极管对高电压限幅。由于去掉了接到Vcc的二极管D3,因此最大输入电压不受Vcc的限制。典型情况下,这种电路的击穿电压在7V ~ 10V之间。因此,这种改进后具有ESD保护电路的3.3V系统的输入端可以承受5V的输入电压。

来源:电子工程世界
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