在汽車應(yīng)用中使用電平轉(zhuǎn)換器
汽車電子和信息娛樂系統(tǒng)包含大量電子元件，例如微控制器、傳感器和其他在不同電壓下運行的外圍設(shè)備。降低這些電子設(shè)備中的微控制器電壓可實現(xiàn)更高的功率效率，但外圍設(shè)備仍需要在更高電壓下運行。這會產(chǎn)生電壓不兼容的情況，電壓電平轉(zhuǎn)換器/轉(zhuǎn)換器可以解決這種情況。TI 的汽車產(chǎn)品組合包括符合汽車電子委員會 (AEC)-Q100 標準的電壓電平轉(zhuǎn)換器/轉(zhuǎn)換器。
在過去十年間，移動和計算系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)大跨步發(fā)展，這些技術(shù)進步提供了完美運行和功能豐富的用戶體驗，實現(xiàn)了多重音頻和視頻的訪問功能。消費者十分希望能夠在他們的汽車信息娛樂系統(tǒng)中實現(xiàn)同樣的內(nèi)容和功能。之前實現(xiàn)這一需求的方式是一個支持Bluetooth功能的觸摸屏，而目前的實現(xiàn)方式是支持互聯(lián)網(wǎng)訪問，高清多媒體接口 (HDMI) 和USB接口的多觸點平板電腦大小的顯示屏。
汽車一級制造商正在利用已經(jīng)為移動和計算功能建立起來的電子基礎(chǔ)設(shè)施，并將其賦予針對汽車信息娛樂和集群系統(tǒng)的新用途。這些復(fù)雜性不斷增加的系統(tǒng)以模塊化方式提供，原廠設(shè)備制造商 (OEM) 可以根據(jù)車輛的級別來挑選功能。為了最大限度地重新使用這些混合模式電壓系統(tǒng)，需要使用電壓電平轉(zhuǎn)換器將這些不同的子系統(tǒng)連接在一起。
在把3.3V器件與之前的5V系統(tǒng)對接時，主要有兩個方面的問題。3.3V系統(tǒng)的VOH 不能滿足5V系統(tǒng)所需要的VIH 閥值電壓，而5V系統(tǒng)的VOL 也無法符合3.3V系統(tǒng)對VIL 的需要。在電壓更低的系統(tǒng)中，由于VOH/VIH 和VOL/VIL 的不兼容性范圍較小，這個問題會變得比較隱蔽。在剛開始時，器件好像可以通信，但是由于VOL 和 VIL 之間的小差異會停止通信。在這些汽車擴展溫度范圍內(nèi)，閥值不匹配的問題會顯現(xiàn)出來。
圖 1 顯示了 3.3V 微控制器和傳統(tǒng) 5V 外設(shè)之間不兼容的邏輯閾值電平。要成功連接至少兩個設(shè)備，需要以下條件：
· 驅(qū)動器的輸出高電壓 (VOH) 必須大于接收器的輸入高電壓 (VIH)。
· 驅(qū)動器的輸出低電壓 (VOL) 必須小于接收器的輸入低電壓 (VIL)。
· 驅(qū)動器的輸出電壓不得超過接收器的輸入/輸出 (I/O) 電壓容差。
圖 1：說明邏輯級不兼容性
在復(fù)雜的信息娛樂系統(tǒng)中，單向電壓電平轉(zhuǎn)換器（例如 SN74AUP1T34-Q1）允許從極低電壓處理器連接到 3.3V 外設(shè)。它還提供足夠的輸出驅(qū)動電流以扇出多個負載。圖 2 顯示了 SN74AUP1T34-Q1 作為時鐘扇出緩沖器的應(yīng)用用例。圖 3 顯示了 SN74AUP1T34-Q1 的低抖動 (~ 500ps) 測量數(shù)據(jù)。
SN74LVCxxT245-Q1和SN74AVCxxT245-Q1系列是負載更大總線的理想選擇，在此類總線上連接有多個器件。這些器件提供高達12mA的電流，并且專門用于驅(qū)動高達15pF的負載。這樣的話，主控制器將需要控制器件的數(shù)據(jù)流。
圖 2：SN74AUP1T34-Q1 作為時鐘扇出緩沖器
圖 3：SN74AUP1T34-Q1 將正弦輸入緩沖至方波輸出
如果不想配置電平轉(zhuǎn)換器的方向，可以使用自動方向轉(zhuǎn)換器，例如 TXS0102-Q1、TXS0104-Q1 和 TXB0102-Q1。TXS0102-Q1 具有低泄漏和靜態(tài)消耗，并在啟動/停止事件期間為其他關(guān)鍵設(shè)備節(jié)省寶貴的電力。圖 4 顯示了 TXS0102-Q1 用于開漏信號接口的應(yīng)用用例。圖 5 顯示了 TXS0102-Q1 用作 I 2 C 電平轉(zhuǎn)換器時的測量數(shù)據(jù)。
圖 4：TXS0102-Q1 作為開漏電平轉(zhuǎn)換器
圖 5：用于時鐘和數(shù)據(jù)的 TXS0102-Q1 I 2 C 電平轉(zhuǎn)換器
如果您想控制電平轉(zhuǎn)換器的方向，請考慮使用SN74LVCxT245-Q1和SN74AVCxT245-Q1 系列等轉(zhuǎn)換器，用于將多個設(shè)備連接到總線的重負載總線。這些器件分別提供高達 12mA/24mA 的電流，專用 DIR 引腳控制數(shù)據(jù)流。
由于微控制器 (MCU) 和微處理器 (MPU) 正在遷移到更先進的處理器，這些處理器具有更高的圖像識別處理能力和更高的分辨率，成本和功耗的節(jié)省推動了信息娛樂、高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 中對低壓操作的需求、遠程信息處理和集群系統(tǒng)。這就需要使用 TI 的符合 AEC-Q100 標準的電壓電平轉(zhuǎn)換器/轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品組合輕松實現(xiàn)電壓電平轉(zhuǎn)換。
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