Překladač napětí a čip pro řazení úrovně

Základní funkcí převodníku napětí a čipu pro posun úrovně je upravit amplitudu vstupního napětí pro výstup stabilního, řiditelného cílového napětí, a tím splnit požadavky na napájení různých modulů v systému. Podle typu převodu se měniče napětí obecně dělí na DC-DC měniče a AC-DC měniče. Střídavé -stejnosměrné měniče se obvykle používají k přeměně vysokého-střídavého proudu z elektrické sítě na nízkonapěťový-stejnosměrný proud vhodný pro elektronická zařízení a slouží jako vstupní konverzní jednotka pro adaptéry a zásuvná- zařízení. DC-DC měniče jsou nejrozšířenějším typem v přenosné elektronice a průmyslových zařízeních a lze je dále rozdělit na lineární regulátory (LDO) a spínací měniče. Lineární regulátory dosahují regulace napětí lineárním poklesem napětí napříč polovodičovými zařízeními, mají jednoduchou topologii obvodů, nízké zvlnění výstupu a nízkou cenu, díky čemuž jsou ideální pro aplikace citlivé na nízký-proud{12}}zatížení a šum-, jako je napájení analogových zvukových modulů. Jejich energetická účinnost se však snižuje s rostoucím rozdílem vstupního-výstupního napětí: čím větší je rozdíl napětí, tím vyšší je ztráta energie. Spínací měniče napětí regulují výstupní napětí řízením pracovního cyklu výkonových tranzistorů a podporují jak stupňovitou, tak{18}}stupňovou{18} konverzi. Jejich energetická účinnost obecně přesahuje 90 %, takže jsou vhodné pro-vysokoproudé aplikace, jako jsou procesory a bateriové napájecí systémy. Nevýhody spínacích měničů napětí zahrnují zvlnění a elektromagnetické rušení generované spínacími operacemi, které vyžadují další periferní filtrační komponenty pro zmírnění. V oblastech s vysokými požadavky na vysokou hustotu výkonu, jako je rychlé nabíjení, nová energetická vozidla a datová centra, mohou měniče napětí vyrobené z polovodičových materiálů se širokým pásmem, včetně nitridu galia (GaN) a karbidu křemíku (SiC), podporovat vyšší spínací frekvence, což výrazně snižuje velikost produktu a zlepšuje účinnost konverze.

Základní funkcí čipu pro řazení úrovně je přizpůsobení signálových rozhraní pracujících pod různými standardy logické úrovně, což zajišťuje spolehlivý přenos signálu mezi zařízeními napříč různými napěťovými doménami. Tyto čipy v podstatě pouze převádějí amplitudu napětí signálů a neprovádějí funkce převodu napájení. V moderních elektronických systémech různé čipy často pracují na různých úrovních napětí: příklady zahrnují tradiční 5V TTL logická zařízení, 3,3V čipy FPGA, 1,8V mikrokontroléry a dokonce i sub-1V jádrové procesory. Vzhledem k tomu, že jejich definice vysoké a nízké logické úrovně jsou nekonzistentní, přímé propojení může vést k chybám logické identifikace nebo dokonce k vyhoření zařízení způsobenému nesouladem napětí a posunovače úrovně jsou navrženy speciálně pro řešení tohoto problému. Posouvače na společné úrovni podporují obousměrnou úroveň konverze, zatímco produkty jednosměrné konverze jsou také k dispozici. Specializované modely byly vyvinuty také pro různá komunikační rozhraní: například obecné-posunovače úrovně pro obecné sériové sběrnice včetně I2C a SPI, stejně jako vyhrazené čipy řazení pro vysokorychlostní{14}}rozhraní včetně sběrnice HDMI, USB a CAN, které mohou splňovat požadavky různých přenosových rychlostí a různých komunikačních protokolů. Klasifikované podle principu řízení lze posouvače úrovně rozdělit na typ tranzistorového děliče napětí, typ přepínače MOSFET, typ vyrovnávací paměti a další konfigurace. V současné době se čipy integrovaného řazení úrovně vyznačují malou velikostí a vysokou spolehlivostí, nahradily řešení s diskrétními součástmi (jako jsou odpory s děličem napětí a jsou široce používány v aplikačních scénářích vyžadujících mezinapěťovou doménovou komunikaci, včetně vícejádrových procesorových systémů, uzlů senzorů IoT a automobilové elektroniky.