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雙向mos管,雙向mos管開關(guān)電路有兩種法-(非常實用)

信息來源:本站 日期:2017-11-01 

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而本文主要闡述利用MOS管搭建的低成本方案,實現(xiàn)電平的雙向轉(zhuǎn)換(本文給大家提供兩個方式辦法)


第一種方式:

當(dāng)你運用3.3V的單片機(jī)的時候,電平轉(zhuǎn)換就在所難免了,經(jīng)常會遇到3.3轉(zhuǎn)5V或者5V轉(zhuǎn)3.3V的狀況,這里引見一個簡單的電路,它能夠完成兩個電平的互相轉(zhuǎn)換(注意是,雙向的,不是單向的!).電路非常簡單,僅由3個電阻加一個MOS管構(gòu)成,電路圖如下:

雙向mos管


上圖中,S1,S2為兩個信號端,VCC_S1和VCC_S2為這兩個信號的高電平電壓.

另外限制條件為:

1,VCC_S1<=VCC_S2.

2,S1的低電平門限大于0.7V左右(視NMOS內(nèi)的二極管壓降而定)

3,Vgs<=VCC_S1.

4,Vds<=VCC_S2

關(guān)于3.3V和5V/12V等電路的互相轉(zhuǎn)換,NMOS管選擇AP2306即可.原理比擬簡單,大家自行剖析吧!此電路我已在多處應(yīng)用,效果很好.

雙向mos管

電路闡明如下:

電平轉(zhuǎn)換器的操作

在電平轉(zhuǎn)換器的操作中要思索下面的三種狀態(tài):

1)沒有器件下拉總線線路。

“低電壓”局部的總線線路經(jīng)過上拉電阻Rp 上拉至3.3V。 MOSFET 管的門極和源極都是3.3V, 所以它的VGS 低于閥值電壓,MOSFET 管不導(dǎo)通。這就允許“高電壓”局部的總線線路經(jīng)過它的上拉電阻Rp 拉到5V。 此時兩局部的總線線路都是高電平,只是電壓電平不同。


2)一個3.3V 器件下拉總線線路到低電平。

MOSFET 管的源極也變成低電平,而門極是3.3V。 VGS上升高于閥值,MOSFET 管開端導(dǎo)通。然后“高電壓”局部的總線線路經(jīng)過導(dǎo)通的MOSFET管被3.3V 器件下拉到低電平。此時,兩局部的總線線路都是低電平,而且電壓電平相同。


3)一個5V 的器件下拉總線線路到低電平。

MOSFET 管的漏極基底二極管“低電壓”局部被下拉直到VGS 超越閥值,MOSFET 管開端導(dǎo)通?!暗碗妷骸本植康目偩€線路經(jīng)過導(dǎo)通的MOSFET 管被5V 的器件進(jìn)一步下拉到低電平。此時,兩局部的總線線路都是低電平,而且電壓電平相同。


這三種狀態(tài)顯現(xiàn)了邏輯電平在總線系統(tǒng)的兩個方向上傳輸,與驅(qū)動的局部無關(guān)。狀態(tài)1 執(zhí)行了電平轉(zhuǎn)換功用。狀態(tài)2 和3 依照I2C 總線標(biāo)準(zhǔn)的請求在兩局部的總線線路之間完成“線與”的功用。

除了3.3V VDD1 和5V VDD2 的電源電壓外,還能夠是例如:2V VDD1 和10V VDD2。 在正常操作中,VDD2必需等于或高于VDD1( 在開關(guān)電源時允許VDD2 低于VDD1)


第二種方式:


主要闡述利用MOS管搭建的低成本方案,實現(xiàn)電平的雙向轉(zhuǎn)換,具體電路如下圖示:

雙向mos管

以下分析其工作原理,因SCL與SDA兩條支路工作原理一致,故選取其中一條支路進(jìn)行分析,如下分三種情況進(jìn)行討論:

1)空閑狀態(tài):

雙向mos管

則有:


3V3 12C SCL MOS管 體二極管 5V 12C SDA
空閑狀態(tài) 3.3V OFF 反向載止 5V

2)3.3V轉(zhuǎn)5V:

雙向mos管

則有:


3V3 12C SCL MOS管 體二極管

5V 12V SDA

3.3V轉(zhuǎn)5V

3.3V

OV

OFF

ON

反向載止

正向?qū)?

3.3V

OV

3)5V轉(zhuǎn)3.3V:

雙向mos管

則有:


5V 12C SCL 體二極管 MOS管 3V3 12C SCL
5V轉(zhuǎn)3.3V

5V

OV

反向載止

正向?qū)?

OFF

先OFF后ON

3.3V

OV

注:

因MOS管都存在開關(guān)速度問題,故此種形式的電平轉(zhuǎn)換電路速度不能過高,一般控制在1MHz以內(nèi);而對于標(biāo)準(zhǔn)模式100kbit/s 或快速模式400kbit/s的 I2C 總線,該電平轉(zhuǎn)換電路不存在任何限制問題。


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