전압 변환기 및 레벨 시프터 칩

전압 변환기 및 레벨 시프터 칩의 핵심 기능은 입력 전압의 진폭을 조정하여 안정적이고 제어 가능한 목표 전압을 출력함으로써 시스템 내 다양한 ​​모듈의 전원 공급 장치 요구 사항을 충족하는 것입니다. 전압변환기는 변환방식에 따라 크게 DC-DC 변환기와 AC-DC 변환기로 분류됩니다. AC{4}}DC 변환기는 일반적으로 전력망의 고-전압 교류를 전자 장치에 적합한 저-전압 직류로 변환하는 데 사용되며 어댑터 및 플러그인 장치의 기본 변환 장치 역할을 합니다.- DC-DC 컨버터는 휴대용 전자제품 및 산업용 장비에 가장 널리 채택되는 유형이며 선형 레귤레이터(LDO)와 스위칭 컨버터로 더 나눌 수 있습니다. 선형 조정기는 간단한 회로 토폴로지, 낮은 출력 리플 및 저렴한 비용을 특징으로 하는 반도체 장치 전체의 선형 전압 강하를 통해 전압 조정을 달성하므로 아날로그 오디오 모듈용 전원 공급 장치와 같이 저-부하-전류, 잡음-에 민감한 애플리케이션에 이상적입니다. 그러나 입력-출력 전압 차이가 증가하면 에너지 효율이 감소합니다. 즉, 전압 차이가 클수록 전력 손실도 높아집니다. 스위칭 전압 변환기는 전력 트랜지스터의 듀티 사이클을 제어하여 출력 전압을 조절하고 승압-및 강압-하강 변환을 모두 지원합니다. 에너지 효율은 일반적으로 90%를 초과하므로 프로세서 및 전원 배터리 전원 공급 시스템과 같은 고전류 애플리케이션에 적합합니다. 스위칭 전압 변환기의 단점에는 스위칭 작업으로 인해 생성되는 리플 및 전자기 간섭이 포함되며, 이를 완화하려면 추가 주변 필터링 구성 요소가 필요합니다. 고속 충전, 신에너지 차량, 데이터 센터 등 고전력 밀도에 대한 요구 사항이 높은 분야에서 질화갈륨(GaN) 및 탄화규소(SiC)를 포함한 넓은 밴드갭 반도체 재료로 제작된 전압 변환기는 더 높은 스위칭 주파수를 지원하여 제품 크기를 크게 줄이고 변환 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

레벨 시프터 칩의 핵심 기능은 서로 다른 논리 레벨 표준에서 작동하는 신호 인터페이스를 일치시켜 서로 다른 전압 도메인에 걸쳐 장치 간에 안정적인 신호 전송을 보장하는 것입니다. 기본적으로 이러한 칩은 신호의 전압 진폭만 변환할 뿐 전원 변환 기능은 수행하지 않습니다. 현대 전자 시스템에서는 서로 다른 칩이 서로 다른 전압 레벨에서 작동하는 경우가 많습니다. 예를 들어 기존 5V TTL 논리 장치, 3.3V FPGA 칩, 1.8V 마이크로컨트롤러 및 심지어 하위-1V 코어 프로세서도 있습니다. 높은 논리 레벨과 낮은 논리 레벨에 대한 정의가 일관되지 않기 때문에 직접 상호 연결하면 논리 식별 오류가 발생하거나 심지어 전압 불일치로 인한 장치 소진이 발생할 수 있으며 레벨 시프터는 이 문제를 해결하기 위해 특별히 설계되었습니다. 일반적인 레벨 시프터는 양방향 레벨 변환을 지원하는 반면 단방향 변환 제품도 사용할 수 있습니다. 다양한 통신 인터페이스를 위한 특수 모델도 개발되었습니다. 예를 들어 I2C 및 SPI를 포함한 일반 직렬 버스용 범용 레벨 시프터와 HDMI, USB 및 CAN 버스를 포함한 고속 인터페이스용 전용 레벨 시프터 칩이 개발되었으며 이는 다양한 전송 속도 및 다양한 통신 프로토콜 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 구동 원리에 따라 분류된 레벨 시프터는 트랜지스터 전압 분배기 유형, MOSFET 스위치 유형, 버퍼 드라이버 유형 및 기타 구성으로 나눌 수 있습니다. 현재 통합 레벨 시프터 칩은 작은 크기와 높은 신뢰성을 특징으로 하며 개별 구성 요소 솔루션(예: 전압 분배 저항기)을 대체했으며 멀티 코어 프로세서 시스템, IoT 센서 노드, 자동차 전자 장치를 포함하여 교차{15}}전압 도메인 통신이 필요한 애플리케이션 시나리오에 널리 사용됩니다.