隨著穿戴設備越來越流行，以及一些特殊應用的設備越來越小型化，電池供電的產品對功耗提出了更高的要求。通常在設計電路的時候，大家會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。例如電平轉換芯片，相對于主芯片來說功耗較小，但是通過一些選料的優化，在超低功耗系統中仍然可以達到進一步優化功耗的目的。

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項目應用

在已經完成的超低功耗定位器產品中，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，所以采用電平轉換芯片來連接。如圖1所示：

圖1 串口數據連接方式

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

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1.?主要參數如下：

（1）2 bits電平轉換；

（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）支持部分斷電模式操作。

其中通道數和轉換電平等參數都符合要求。

2.? 由RS0102芯片規格書提取的部分數據如表1，靜態（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 靜態電流

3. 由RS0102芯片規格書提取的部分數據如表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控制開關，使用時才打開供電；

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，串口使用時才使能，100K電阻可以進一步減小電流。

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圖2 RS0102原理圖

測試結果

功耗測試從靜態電流和工作電流兩方面來測試，結果如表3。

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

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

表3 電流測量結果

從表格可以看出，選用RS0102電平轉換芯片可以獲得極低的功耗，特別是對于有長期休眠狀態的設備來說，其靜態功耗更是微乎其微。可以極大的減小功耗，增長續航時間。

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PCB設計圖（圖3）

圖3 PCB設計圖

注意要點：

1.?左側兩個電容分別為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，為了方便調試焊接和提高產線貼片的良率，PCB封裝引腳需要向外適當加長一些。

實物圖