많은 전자 장치가 5 및 3.3 볼트에서 작동하는 이유는 무엇입니까?


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많은 최신 기기는 5V 전원 연결을 사용합니다. 내부적으로 그들은 3.3V로 작업하고 있습니다. 어디에서나 5V를 사용하는 것이 쉽지 않을까요?

많은 USB 장치 또는 라우터가 그 예입니다 (전원은 5V, 직렬 통신은 3.3V 사용).


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이 질문 이 도움이 될 것 같습니다 .
PetPaulsen

답변:


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5 V는 초기 로직 제품군, 특히 TTL에서 많이 사용되었습니다. TTL은 매우 지나치지 만 지금은 모두 "TTL 레벨"에 대해 이야기하고 있습니다. (UART는 "TTL 버스"라고도 불립니다. 이것은 논리 레벨 통신 채널이지만 5V와 다른 전압 일 수 있습니다.) TTL에서는 5V가 BJT의 설정 점에 적합했습니다. 높은 노이즈 내성을 위해.

기술이 HCMOS (고속 CMOS)로 전환되었을 때 5V 레벨이 유지되었으며 74HC가 가장 잘 알려진 제품군입니다. 74HCxx IC는 5V에서 작동 할 수 있지만 74HCT는 입력 레벨에서도 TTL과 호환됩니다. 이러한 호환성은 혼합 기술 회로에서 필요할 수 있으며 5V가 곧 완전히 포기되지 않는 이유입니다.

그러나 HCMOS는 TTL의 바이폴라 트랜지스터처럼 5V가 필요하지 않습니다. 낮은 전압은 낮은 전력 소비를 의미합니다. 3.3V의 HCMOS IC는 일반적으로 5V의 동일한 회로보다 50 % 이하의 전력을 소비합니다. 따라서 내부적으로 3.3V에서 작동하여 전력을 절약하지만 5 VI / 오스 (I / O도 5V 허용 오차 일 수 있으며 3.3V 레벨에서 작동하지만 입력에서 5V로 손상되지 않습니다. 호환성 옆에 5V는 더 나은 노이즈 내성을 제공합니다.

그리고 더 나아갑니다. 1.8V에서 3.3 VI / O로 실행되는 코어로 ARM7TDMI 컨트롤러 (NXP LPC2100)와 함께 작업했습니다. 낮은 전압은 추가적인 전력 절약 (5V 컨트롤러의 13 % 만) 및 EMI도 낮습니다. 단점은 두 개의 전압 조정기가 필요하다는 것입니다.

따라서 저소비 전력 및 EMI를 위해 내부적으로 더 낮은 전압, 더 나은 노이즈 내성 및 연결성을 위해 외부로 더 높은 전압이 추세입니다.


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확실한. 그러나 전력 소비 는 전압 의 제곱 에 따라 증가한다는 것을 기억하십시오 . 사용되는 전압을 3.3V에서 5V로 늘리면 전력 소비가 2.3 배 증가합니다. 따라서 변환으로 인해 전원 공급 장치에 약간의 손실이 있더라도 가능한 한 낮은 전압을 사용하는 것이 가치가 있습니다.


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대부분의 전자 장치에는 +5가 내장되어 있지만 회로에 3.3v 만 필요한 경우 제조업체가 전원 공급 장치와 보드를 다시 엔지니어링하여 3.3v를 추가하도록 요구하는 대신 칩의 전압을 낮추는 것이 더 쉬웠습니다. 낮은 전압은 전력 소비를 감소시킬뿐만 아니라 고속 디지털 회로에서는 한 레일에서 다른 레일로 스윙하는 데 시간이 덜 걸립니다.

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