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在混合电压PCB设计中寻找厨师之声

前几天我正在电视上观看烹饪节目,当时我注意到厨师们在需要什么或者要求另一个厨房工作人员的时候似乎总是大喊大叫做某事。我开始意识到厨房必须有多少混合物:必须有各种各样的人能够保持安静和倾听,并且在需要完成任务时大声吩咐。当你停下来考虑火焰上升的所有噪音,人们四处走动,嘶嘶作响,这是一个奇迹,人们根本不知道。

在混合电压PCB设计中寻找厨师之声

我不是米其林的厨师,但我总是很感激良好的平衡行为。把一群看似不和谐的工作人员聚集在一起,让他们一起工作,生产出令人难以置信的食物,这不是一项小任务。根据我的经验,我在设计中集成了不同电压等级的电子元件,这使得平滑集成更像是一门艺术,而不仅仅是一项简单的任务。混合电压设计比简单地将元件连接在一起需要更多的考虑。

混合电压PCB设计:低压集成电路或电压转换器?

随着半导体技术的进步集成电路(IC)能够在较低的电压下工作。十年前,以3.3V工作的微控制器开始取代那些以5V工作的微控制器。这意味着现在,逻辑和外围IC也正在转向更低的电压,因为微控制器可以直接连接到工作在相同电压电平的IC。

很自然地认为设计中的最佳选择是在整个设计中使用3.3V逻辑和外围IC。然而,正如大多数PCB设计操作中的情况一样,每块电路板总是存在多个优先级:成本,效率,耐用性和可制造性。低压IC通常比传统的高压IC昂贵;如果设计涉及大量逻辑IC,那么选择低压逻辑IC可能在经济上不可行。

如果将每个PCB的成本保持在最低水平是一个问题,那么电压转换器IC可用于将3.3V MCU连接到5V逻辑和外围IC。当然,这仅在3.3V IC的总成本高于电压转换器IC的成本时才可行。虽然我的许多更倾向于朋友的人都同意:你可以随时获得更多的盐,这与IC的电压情况相反。

没有锅中的手太多:降低信号噪音

我想厨房如果有麦克风或随时都有扬声器,厨房会更方便。至少,他们可以挽救他们的喉咙不被大吼大叫,但也许有可能会激怒他们所有的员工。同样的逻辑适用于电子产品:您可以听到的人越多,厨房运行越顺畅,或者在数字信号中,可接受的逻辑电压的余量由电源电压的百分比表示。例如,仅当输入电压超过电源电压的70%时才会验证高逻辑信号。对于有效的逻辑高电平,5V逻辑IC需要至少3.5V的输入信号,而3.3V IC只需要2.31V或更高。

这意味着信噪比也越来越低具有较低电压的逻辑IC。当涉及模拟信号时,这个问题更加突出。当部署在电噪声环境中时,信号很容易受到干扰和噪声的影响。这有时会触发系统的错误逻辑状态。在使用较低电压组件进行设计时,信号完整性是一个关键问题,必须始终遵循最佳实践。简单的技术,如保持正确的间隙和正确的地面布局,可能是有缺陷的产品和功能性产品之间的差异。

在混合电压PCB设计中寻找厨师之声

低电压设计意味着更高的噪声敏感度。

需要更多盐:电源模块设计

当你是选择低压元件时,无论您采用混合电压设计还是纯低压设计,都需要考虑其他因素。当你有5V和3.3V元件时,你需要为两个电压电平分配稳压器。这意味着需要为两个稳压器计算功率预算计算。

除此之外,您需要确定线性稳压器是否足够或开关稳压器是否正确。这里做出的每一个小决定都可能影响设计的复杂性和成品的总体成本。

此外,您应该警惕从5V降至3.3V时额外散热。虽然电压降可能看起来很小,但吸取500mA的应用会导致额外的0.85W功率损耗。根据所使用的调节器的类型,这可以转化为大量的热量。

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电源模块可能会变得更加复杂。

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