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潤(rùn)石科技電平轉(zhuǎn)換芯片RS0102在超低功耗系統(tǒng)中的應(yīng)用

2022-09-21
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隨著穿戴設(shè)備越來越流行,以及一些特殊應(yīng)用的設(shè)備越來越小型化,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降低功耗,如處理器芯片,電源芯片等,而忽略了一些看起來不那么“起眼”的元件。例如電平轉(zhuǎn)換芯片,相對(duì)于主芯片來說功耗較小,但是通過一些選料的優(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)換芯片來連接。如圖1所示:

串口連接.png

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。

屏幕截圖 2022-07-12 232516.png

表1 靜態(tài)電流


3. 由RS0102芯片規(guī)格書提取的部分?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。

屏幕截圖 2022-07-12 232754.png

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控制開關(guān),使用時(shí)才打開供電;

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。

屏幕截圖 2022-07-09 232132.png

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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,此時(shí)使能腳也打開,整板電流為I3,則I3-I2即為工作電流。

屏幕截圖 2022-07-10 224942.png

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)備來說,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)

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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

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