隨著穿戴設(shè)備越來(lái)越流行，以及一些特殊應(yīng)用的設(shè)備越來(lái)越小型化，電池供電的產(chǎn)品對(duì)功耗提出了更高的要求。通常在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候，大家會(huì)著重地考慮原本功耗較大的器件如何來(lái)降低功耗，如處理器芯片，電源芯片等，而忽略了一些看起來(lái)不那么“起眼”的元件。例如電平轉(zhuǎn)換芯片，相對(duì)于主芯片來(lái)說(shuō)功耗較小，但是通過(guò)一些選料的優(yōu)化，在超低功耗系統(tǒng)中仍然可以達(dá)到進(jìn)一步優(yōu)化功耗的目的。

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項(xiàng)目應(yīng)用

在已經(jīng)完成的超低功耗定位器產(chǎn)品中，處理器采用的是有方N27 CAT1模塊，MCU采用的是BLE芯片，CAT1模塊和BLE芯片通過(guò)串口連接。其中CAT1模塊串口電平為1.8V，BLE芯片的串口電平為3.3V，所以采用電平轉(zhuǎn)換芯片來(lái)連接。如圖1所示：

圖1 串口數(shù)據(jù)連接方式

電平轉(zhuǎn)換芯片選擇潤(rùn)石科技的RS0102芯片，由于定位器產(chǎn)品電路板比較緊湊，所以我們選擇最小封裝為XTDFN-1_4X1-8L的型號(hào)，即RS0102YUTDS8。

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1.?主要參數(shù)如下：

（1）2 bits電平轉(zhuǎn)換；

（2）速率：24Mbps（推挽模式）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2Mbps（開(kāi)漏模式）；

（3）A端口：1.65V~5.5V

?????????B端口：2.3V~5.5V；

（4）支持部分?jǐn)嚯娔Ｊ讲僮鳌?/span>

其中通道數(shù)和轉(zhuǎn)換電平等參數(shù)都符合要求。

2.? 由RS0102芯片規(guī)格書(shū)提取的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1，靜態(tài)（不使能）情況下，A ports和B ports最大電流都為0.5μA，功耗極低。

表1 靜態(tài)電流

3. 由RS0102芯片規(guī)格書(shū)提取的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表2，芯片工作（使能）情況下，A ports最大電流為2.5μA，B ports最大電流為10μA。

表2 工作電流

原理圖如圖2，具體為：

1.?1.8VD_OFF為可控電源，由BLE控制開(kāi)關(guān)，使用時(shí)才打開(kāi)供電；

2.?3.3VD為BLE供電電源，為常供電；

3.?UART1接CAT1模塊，UART 2接BLE；

4.?第5腳為使能腳，用100K上拉到1.8VD_OFF，串口使用時(shí)才使能，100K電阻可以進(jìn)一步減小電流。

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圖2 RS0102原理圖

測(cè)試結(jié)果

功耗測(cè)試從靜態(tài)電流和工作電流兩方面來(lái)測(cè)試，結(jié)果如表3。

1.?靜態(tài)電流測(cè)試方法，RS0102芯片貼在板子上且1.8VD_OFF不供電，此時(shí)的整板電流為I1，取掉之后電流為I2，其差值I1-I2即為靜態(tài)電流；

2.?工作電流測(cè)試是用軟件控制1.8VD_OFF打開(kāi)，此時(shí)使能腳也打開(kāi)，整板電流為I3，則I3-I2即為工作電流。

表3 電流測(cè)量結(jié)果

從表格可以看出，選用RS0102電平轉(zhuǎn)換芯片可以獲得極低的功耗，特別是對(duì)于有長(zhǎng)期休眠狀態(tài)的設(shè)備來(lái)說(shuō)，其靜態(tài)功耗更是微乎其微。可以極大的減小功耗，增長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間。

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PCB設(shè)計(jì)圖（圖3）

圖3 PCB設(shè)計(jì)圖

注意要點(diǎn)：

1.?左側(cè)兩個(gè)電容分別為A ports和B ports的電源去偶電容，一定要盡可能與芯片引腳靠近放置，以達(dá)到更好的去偶效果；

2.?RS0102YUTDS8封裝尺寸為1.4x1mm，外形較小，為了方便調(diào)試焊接和提高產(chǎn)線(xiàn)貼片的良率，PCB封裝引腳需要向外適當(dāng)加長(zhǎng)一些。

實(shí)物圖