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I2C匯流排3.3V與5V雙向電平轉換電路

1 湊電阻

2 專用晶片 比如π220N31

3 oc/od+mos管

 

 

電路功能:
實現I2C雙向匯流排系統中3.3V與5V電平的雙向轉換,且不需要方向選擇訊號,而且還能將掉電的匯流排部分和剩下的匯流排系統隔離開來,保護低壓器件防止高壓器件的高電壓毛刺。 在電平轉換器的操作中要考慮下面的三種狀態:

1、沒有器件下拉匯流排線路。
    低電壓部分的匯流排線路通過上拉電阻Rp 上拉至VDD1(3.3V) MOS-FET 管的門極和源極都是VDD1(3.3V), 所以它的VGS 低於閥值電壓MOS-FET 管不導通這就允許高電壓部分的匯流排線路通過它的上拉電阻Rp 拉到5V。 此時兩部分的匯流排線路都是高電平只是電壓電平不同。
2、一個3.3V 器件下拉匯流排線路到低電平。
    MOS-FET 管的源極也變成低電平而門極是VDD1(3.3V)。VGS高於閥值,MOS-FET 管開始導通然後高電壓部分的匯流排線路通過導通的MOS-FET管被VDD1(3.3V)器件下拉到低電平,此時兩部分的匯流排線路都是低電平而且電壓電平相\。
3、一個5V 的器件下拉匯流排線路到低電平。
   MOS-FET 管的漏極基底、二極體低電壓部分被下拉,直到VGS 超過閥值,MOS-FET 管開始導通,低電壓部分的匯流排線路通過導通的MOS-FET管被5V 的器件進一步下拉到低電平,此時兩部分的匯流排線路都是低電平而且電壓電平相同。


   這三種狀態顯示了邏輯電平在匯流排系統的兩個方向上傳輸,與驅動的部分無關。狀態1 執行了電平轉換功能,狀態2和3按照I2C匯流排規範的要求在兩部分的匯流排線路之間實現“線與”的功能。

電路工作過程:

 

 

 

除了VDD1 (3.3V) 和VDD2  (5.0V)的電源電壓外,還可以是例如2V VDD1 和10V VDD2 等的正常操作。

值得注意的是:

1 VDD2必須等於或高於VDD1 (否則mos管也無法導通)

2 一定要注意mos管的開啟電壓Vgs的範圍,要保證VDD1  > Vgs(max) 

 找兩個mos管做說明(隨便找的 )

mos1:H6968S

 

 

 mos2:si4430

 

 

 

mos1的Vgs範圍0.6V~1.6V,這種mos管可以用到1.8V 2.5V 轉其他電平

mos2的Vgs範圍1.0V~3.0V,這種mos管可以用到3.3V 轉其他電平。但是用到1.8V 或者 2.5V,不能很完全的被開啟,導致到VDD2  (3.0V)方面的訊號不能徹底為低,出現半高狀態。

 

實際應用電路: