5V-3.3V电平转换方案

2013年1月8日

15:17

源文档 整理By caowent@ http://m.wendangku.net/doc/54ddbbff7c1cfad6195fa73b.html

近年来,半导体制造工艺的不断进步发展,为便携式电子工业产品的广泛应用提供了动力和保证,便携式设备要求使用体积小,功耗低,电池耗电小的器件,因低电压器件的成本比传统5V器件更低,功耗更小,性能更优,加上多数器件的I/O脚可以兼容5V/3.3vTTL电平,可以直接使用在原有的系统中,所以各大半导体公司都将3.3,2.5v等低电平集成电路作为推广重点。但是,目前市场上仍有许多5V电源的逻辑器件和数字器件,因此在许多设计中3.3V(含3V)逻辑系统和5V逻辑系统共存,而且不同的电源电压在同一电路板中混用,随着更低电压标准的引进,不同电源电压和不同逻辑电平器件间的接口问题将在很长一段时间内存在.MSP430系列单片机的供电电压在1.8~3.6V这间,因此在使用它的过程中不可避免要碰到不同电压,电平的接口问题.

在混合电压系统中,不同的电源电压的逻辑器件相互连接时会存在以下三个主要问题:

1:加到输入和输出引脚上的最大允许电压限制问题;

器件对加到输入或者输出脚上的电压通常是有限制的.这些引脚有二极管或者分离元件接到Vcc。如果接入的电压过高,则电流将会通过二极管或者分离元件流向电源。例如在3.3V器件的输入端加上5V的信号,则5V电源会向3.3V电源充电,持续的电流将会损坏二极管和其他电路元件.

2:两个电源间电流的互串问题

在等待或者掉电方式时,3.3V电源降落到0V,大电流将流通到地,这使得总线上的高电压被下拉到地,这些情况将引起数据丢失和元件损坏.必须注意:不管在3.3V的工作状态还是在0V的等待状态下都不允许电流流向Vcc.

3:必须满足输入转换门限电平的问题.

用5V的器器件来驱动3.3V的器件有很多不同的情况,同样TTL和CMOS间的转换电平也存在着不同的情况.驱动器必须满足接收器的输入转换电平,并且要有足够的容限以保证不损坏电路元件.

在实际电路设计中,一个电路中会有不同的电平信号。

方案一:使用光耦进行电平转换首先要根据要处理的信号的频率来选择合适的光耦。高频(20K~1MHz)可以用高速带放大整形的光藕,如

6N137/TLP113/TLP2630/4N25等。如果是20KHz以下可用TLP521。然后搭建转换电路。如将3.3V信号转换为5V信号。电路如下图:

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