是的,SD NAND 的 3.3V 接口电压可以转换为 1.8V,主要通过两种方式实现:软件协议切换 或 硬件电平转换器。具体选择需根据系统设计、主控支持能力及功耗要求决定。以下是详细分析和实现方案:
SD 3.0 及以上版本的协议支持通过命令动态切换工作电压(3.3V → 1.8V),无需额外硬件。流程如下:
初始化阶段(3.3V 通信):
SD NAND 上电后默认以 3.3V 工作,主机通过低速命令(CMD0、CMD8、ACMD41)与设备协商电压切换能力。
发送切换命令(CMD11):
主机发送 CMD11(Voltage Switch) 命令,SD NAND 收到后准备切换至 1.8V 模式。
电压切换与确认:
主机将 I/O 电压降至 1.8V,SD NAND 同步切换内部电平。成功后,数据传输进入高速模式(最高 50MHz)。
适用场景:
主控支持 1.8V 输出(如恒玄 BES2700IBP、Apollo 3.5 蓝牙芯片)。
低功耗设备(智能手表、TWS 耳机),切换后电流显著降低。
注意事项:
初始化命令(CMD0/CMD8/ACMD41)需在 ≤400kHz 低速下运行,确保电压不匹配时仍可通信。
若主控仅支持 3.3V,需采用硬件转换方案。
当主控不支持 1.8V 输出时,需使用电平转换芯片,例如 MAX13035E 系列:
工作原理:
双向自动转换:将主控的 3.3V 信号转为 1.8V 输入 SD NAND,同时将 SD NAND 的 1.8V 响应转为 3.3V 回传主机。
无需方向控制(DIR 引脚),简化布线。
关键特性:
支持 50MHz 高速信号(满足 SD 卡高速模式需求)。
集成 ±15kV ESD 保护,增强抗干扰能力。
封装小巧(2×2mm UCSP),节省 PCB 空间。
典型电路设计:
主控 3.3V ↔ MAX13035E ↔ SD NAND 1.8V。
需外接 1μF 去耦电容,并独立处理卡检测(CD)/写保护(WP)信号的 ESD 防护(如 MAX3202E)。
适用场景:
主控仅支持 3.3V(如旧款 MCU)。
高可靠性系统(车载、工业设备),需 ESD 防护的场景。
方案 | 软件切换 | 硬件转换器 |
---|---|---|
成本 | 低(无需额外芯片) | 中高(增加转换器成本) |
速度 | 高速(切换后支持 50MHz) | 高速(MAX13035E 支持 50MHz) |
复杂度 | 依赖主控协议支持 | 硬件设计简单,无协议依赖 |
适用主控 | 支持 SD 3.0 及 CMD11 的主控 | 任意 3.3V 主控 |
混合电压系统:
若主控为 1.8V 而 SD NAND 为 3.3V,可直接通过软件切换;反之则需硬件转换器。
电源时序管理:
超高速卡(UHS-I)切换时,可通过 NMOS + LDO 分压电阻动态调整输出电压(专利 CN119724270A),避免反向漏电。
替代方案:
简易场景可用单通道电平转换门(如 74LV1T00),但仅适合单向/低速信号。
优先软件切换:若主控支持 SD 3.0 协议,使用 CMD11 命令切换至 1.8V,成本低且高效。
硬件转换必备:主控仅支持 3.3V 时,选用 MAX13035E 等双向转换器,确保信号完整性与 ESD 防护。
注意初始化阶段的低速通信要求,并严格匹配电平转换器的速率与封装需求。
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