3.3转5V的电平相互转换电路设计

当你使用3.3V的单片机的时候,电平转换就在所难免了,经常会遇到3.3转5V或者5V转3.3V的情况,这里介绍一个简单的电路,他可以实现两个电平的相互转换(注意是相互哦,双向的,不是单向的!)。电路十分简单,仅由3个电阻加一个MOS管构成,电路图如下:

3.3转5V的电平相互转换电路设计

上图中,S1,S2为两个信号端,VCC_S1和VCC_S2为这两个信号的高电平电压。另外限制条件为:

1,VCC_S1《=VCC_S2.

2,S1的低电平门限大于0.7V左右(视NMOS内的二极管压降而定)。

3,Vgs《=VCC_S1.

4,Vds《=VCC_S2

对于3.3V和5V/12V等电路的相互转换,NMOS管选择AP2306即可。原理比较简单,大家自行分析吧! 此电路我已在多处应用,效果很好。

电路原理类似这种:

电路说明如下:

电平转换器的操作

在电平转换器的操作中要考虑下面的三种状态:

1 没有器件下拉总线线路。“低电压”部分的总线线路通过上拉电阻Rp 上拉至3.3V。 MOS-FET 管的门极和源极都是3.3V, 所以它的VGS 低于阀值电压,MOS-FET 管不导通。这就允许“高电压”部分的总线线路通过它的上拉电阻Rp 拉到5V。 此时两部分的总线线路都是高电平,只是电压电平不同。

2 一个3.3V 器件下拉总线线路到低电平。MOS-FET 管的源极也变成低电平,而门极是3.3V。 VGS上升高于阀值,MOS-FET 管开始导通。然后“高电压”部分的总线线路通过导通的MOS-FET管被3.3V 器件下拉到低电平。此时,两部分的总线线路都是低电平,而且电压电平相同。

3 一个5V 的器件下拉总线线路到低电平。MOS-FET 管的漏极基底二极管“低电压”部分被下拉直到VGS 超过阀值,MOS-FET 管开始导通。“低电压”部分的总线线路通过导通的MOS-FET 管被5V 的器件进一步下拉到低电平。此时,两部分的总线线路都是低电平,而且电压电平相同。

这三种状态显示了逻辑电平在总线系统的两个方向上传输,与驱动的部分无关。状态1 执行了电平转换功能。状态2 和3 按照I2C 总线规范的要求在两部分的总线线路之间实现“线与”的功能。

除了3.3V VDD1 和5V VDD2 的电源电压外,还可以是例如:2V VDD1 和10V VDD2。 在正常操作中,VDD2必须等于或高于VDD1( 在开关电源时允许VDD2 低于VDD1)。

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