[转]一个IIC的5V和3.3V电平转换的经典电路分享

superrf · 发表于 2015-1-14 10:04:58

本帖最后由 superrf 于 2015-1-14 10:30 编辑

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：2.5V VDD1 和12V 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）。

MOS-N 场效应管双向电平转换电路 -- 适用于低频信号电平转换的简单应用

如上图所示，是 MOS-N 场效应管双向电平转换电路。
双向传输原理：
为了方便讲述，定义 3.3V 为 A 端，5.0V 为 B 端。

A端输出低电平时（0V）  ，MOS管导通，B端输出是低电平（0V）
A端输出高电平时（3.3V），MOS管截至，B端输出是高电平（5V）
A端输出高阻时（OC），MOS管截至，B端输出是高电平（5V）

B端输出低电平时（0V）  ，MOS管内的二极管导通，从而使MOS管导通，A端输出是低电平（0V）
B端输出高电平时（5V）  ，MOS管截至，A端输出是高电平（3.3V）
B端输出高阻时（OC），MOS管截至，A端输出是高电平（3.3V）

优点：
1、适用于低频信号电平转换，价格低廉。
2、导通后，压降比三极管小。
3、正反向双向导通，相当于机械开关。
4、电压型驱动，当然也需要一定的驱动电流，而且有的应用也许比三极管大。
原文地址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_a51022640100ztol.html

Xiangxiang8 · 发表于 2015-1-14 10:13:38

如果一些精密应用，不担心成本的，可以考虑上LTC4301，虽然比较贵，但是可以隔离I2C，并且带EMC

mcu_mouse · 发表于 2015-1-14 10:22:33

用一个双MOS好了，比用单独的2个MOS节省空间。推荐型号：NTJD4001N

superrf · 发表于 2015-1-14 10:31:30

SCL引脚是单向的换成电阻分压成本更低

superrf · 发表于 2015-1-14 10:39:32

MOS如果选SI2306,通信速度建议低于20k Hz
Turn-On Delay Time 18 ns
Turn-Off Delay Time 25 ns

mcu_mouse · 发表于 2015-1-14 10:42:30

superrf 发表于 2015-1-14 10:31
SCL引脚是单向的换成电阻分压成本更低

用MOS做电平转换，同时还可以做隔离。一举2得

advantech · 发表于 2015-1-14 10:46:24

讲的很详细，感谢分享。

luckner · 发表于 2015-1-14 10:47:23

如果是速度低的转换，可否用3.3的稳压管完成？

机器人天空 · 发表于 2015-1-14 10:50:42

不错，原来都是用转换芯片，不过楼主这方法确实够便宜

黑夜之狼 · 发表于 2015-1-14 10:55:23

这个貌似已经发过了

LK9286 · 发表于 2015-1-14 11:10:19

收藏了，谢谢

qq开始学单片机 · 发表于 2015-1-14 11:11:22

这个我目测在坛子哪里见到过，挺老得了

markdif · 发表于 2015-1-14 11:40:00

收下了，谢谢。。。

Ray______ · 发表于 2015-1-14 12:11:13

需要个3.3和9v的通讯

ldxepthnn · 发表于 2015-1-14 12:38:53

很是经典,收下,谢谢.

kevin_me · 发表于 2015-1-14 12:41:03

MARK 3.3V——5V双向转换

jinyi7016 · 发表于 2015-1-14 12:51:13

收藏学习了，感谢

qs6361036 · 发表于 2015-1-14 13:19:30

3.3V--5V双向转换，不错，值得参考！

qufuta · 发表于 2015-1-14 17:59:58

不错，挺好的，电平转换元经常用到

有缘于你 · 发表于 2015-1-14 18:09:06

实际应用过的,很不错, 很久以前就有了

hehao9051 · 发表于 2015-1-14 20:24:51

iic-5V-3.3V连接方法。谢谢

黄晨0410 · 发表于 2015-1-30 11:11:57

如果我二边都是5V 电压，通信会正常吗

黄晨0410 · 发表于 2015-1-30 11:19:37

如果二边都是5V 能否通信号，因为有一个产品低板是5V , 要插上的板子有二种，一种为5V ,一种为3.3V

Juggernaut · 发表于 2015-1-31 12:28:42

收藏，学习

bj232 · 发表于 2015-1-31 13:30:44

学习了，谢谢，收藏

szxszx · 发表于 2015-2-1 08:53:46

很经典的应用，收藏了

pangbin4 · 发表于 2015-2-1 09:07:52

很好！我们公司也有用这种电略

chaojikoushuige · 发表于 2015-2-1 09:13:12

我用的是74lvc4245、

deedeezi · 发表于 2015-2-1 09:15:15

一种简单实用的双向电平转换电路(非常实用!)3.3V--5V

这帖子有介绍过~

721zjr · 发表于 2015-2-1 12:46:47

qq开始学单片机发表于 2015-1-14 11:11
这个我目测在坛子哪里见到过，挺老得了

没错，我也好象在哪见过！！

片羽之神 · 发表于 2015-2-1 14:21:19

很经典的应用，收藏了

xd785 · 发表于 2015-2-1 18:39:09

有专用的电平转换芯片…………

wszyjsw2 · 发表于 2015-2-1 19:44:53

mark 5V和3.3V电平转换

LCH201328 · 发表于 2015-2-2 13:47:16

这个电路我们的某个产品上有用到

lininglive · 发表于 2015-2-3 16:40:09

好东西收藏

pangblue · 发表于 2015-2-3 16:46:28

谢谢，标记一下

黑色密码 · 发表于 2015-2-3 22:36:08

不错不错，很实用。

wx85105157 · 发表于 2015-3-28 11:42:38

这个速度能有多快呢？

ccrt · 发表于 2015-3-28 12:05:02

wx85105157 发表于 2015-3-28 11:42
这个速度能有多快呢？

看mos管参数吧，对IIC应用来说速度肯定不是问题

wx85105157 · 发表于 2015-3-28 19:29:50

ccrt 发表于 2015-3-28 12:05
看mos管参数吧，对IIC应用来说速度肯定不是问题

想用在串口，1.8V到5V双向。115200波特率。用这个电路用什么mos管合适啊？

ccrt · 发表于 2015-3-28 21:55:17

wx85105157 发表于 2015-3-28 19:29
想用在串口，1.8V到5V双向。115200波特率。用这个电路用什么mos管合适啊？

选阀值电压小于1.8V的就行吧

yuxiang2 · 发表于 2015-3-28 22:45:32

这电路好像是哪个芯片厂商应用手册里有吧？

wx85105157 · 发表于 2015-3-30 22:36:36

ccrt 发表于 2015-3-28 21:55
选阀值电压小于1.8V的就行吧

栅极电容大小会影响速度呢。

jingmeidz · 发表于 2015-3-30 23:16:00

有必要这样转换吗？IIC芯片是开漏输出的，外部上拉电阻直接接到想要的电压上去不就可以使用了吗？这样使用会有问题吗

ccrt · 发表于 2015-3-31 18:07:05

wx85105157 发表于 2015-3-30 22:36
栅极电容大小会影响速度呢。

就串口那速度，不至于吧

oaixuw · 发表于 2015-9-1 02:29:27

很好正好需要，谢谢楼主

wx85105157 · 发表于 2015-9-1 02:39:39

superrf 发表于 2015-1-14 10:31
SCL引脚是单向的换成电阻分压成本更低

嗷。突然想起来，IIC的SCK也是双向的说。

竹苑山人 · 发表于 2015-9-9 13:07:52

之前好像也用过，做个记号！

nos002 · 发表于 2017-3-2 17:23:59

我将这个电平转换电路应用于3.3V单片机与74HS595通信，MOSFET用的是2N7000，出现奇怪的问题，3.3V一侧的单片机SDA口需下拉1-5K电阻才能正常通信；但前一次相同的线路只是PCB布线略有不同，则无需下拉1-5K电阻也能正常通信。
难道是布线分布电容的问题？

ANHOME · 发表于 2017-3-2 19:50:27

这个转换电路，速度支持多快？比如做SPI信号的接口，估计不行吧!

llww30402048 · 发表于 2017-4-30 16:35:56

MARK 3.3V——5V双向转换

cc1987 · 发表于 2017-5-1 19:15:15

收藏了

unnormal · 发表于 2017-5-11 20:49:41

学习了谢谢分享

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