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而本文主(zhu)要阐述(shu)利(li)用MOS管搭建的低(di)成(cheng)本方案，实现(xian)电平的双向转换（本文给大家提(ti)供两个方式办法）

第(di)一种方式：

当(dang)你运用3.3V的(de)(de)单(dan)(dan)片(pian)机的(de)(de)时候,电(dian)(dian)平(ping)转(zhuan)(zhuan)换就在所难免(mian)了(le),经常会(hui)遇到3.3转(zhuan)(zhuan)5V或者(zhe)5V转(zhuan)(zhuan)3.3V的(de)(de)状况,这里(li)引见一个简单(dan)(dan)的(de)(de)电(dian)(dian)路(lu),它(ta)能够完成(cheng)两个电(dian)(dian)平(ping)的(de)(de)互相转(zhuan)(zhuan)换(注意是,双向(xiang)的(de)(de),不是单(dan)(dan)向(xiang)的(de)(de)!).电(dian)(dian)路(lu)非(fei)常简单(dan)(dan),仅由3个电(dian)(dian)阻(zu)加一个MOS管构成(cheng),电(dian)(dian)路(lu)图(tu)如下:

上图中,S1，S2为两个(ge)信(xin)号(hao)端,VCC_S1和VCC_S2为这(zhei)两个(ge)信(xin)号(hao)的高电平电压.

另外(wai)限制条件为:

1，VCC_S1<=VCC_S2.

2，S1的低电(dian)平(ping)门(men)限大于0.7V左右(you)(视(shi)NMOS内的二极管压降而定(ding))

3，Vgs<=VCC_S1.

4，Vds<=VCC_S2

关(guan)于3.3V和5V/12V等电(dian)路(lu)的互(hu)相转(zhuan)换,NMOS管选择(ze)AP2306即可.原理(li)比拟(ni)简(jian)单,大家自(zi)行剖析吧!此电(dian)路(lu)我已在多(duo)处应用,效果很好.

电路阐明如下：

电平转换器的(de)操作

在电平(ping)转换器的(de)操作中要思索下面的(de)三种状态：

1）没(mei)有器件下拉总线线路。

“低(di)电压(ya)”局部的(de)(de)(de)(de)总(zong)线(xian)(xian)线(xian)(xian)路经(jing)过上(shang)拉(la)电阻(zu)Rp 上(shang)拉(la)至3.3V。 MOSFET 管的(de)(de)(de)(de)门(men)极和源极都是3.3V， 所以它的(de)(de)(de)(de)VGS 低(di)于(yu)阀(fa)值电压(ya)，MOSFET 管不导通。这就允许“高电压(ya)”局部的(de)(de)(de)(de)总(zong)线(xian)(xian)线(xian)(xian)路经(jing)过它的(de)(de)(de)(de)上(shang)拉(la)电阻(zu)Rp 拉(la)到5V。 此(ci)时(shi)两(liang)局部的(de)(de)(de)(de)总(zong)线(xian)(xian)线(xian)(xian)路都是高电平(ping)(ping)，只是电压(ya)电平(ping)(ping)不同。

2）一(yi)个3.3V 器(qi)件下(xia)拉总线线路到低电平。

MOSFET 管的(de)源极也变成低电平(ping)，而门极是(shi)3.3V。 VGS上升高(gao)于阀值，MOSFET 管开端导通。然(ran)后“高(gao)电压(ya)”局部(bu)的(de)总线线路(lu)经(jing)过导通的(de)MOSFET管被(bei)3.3V 器(qi)件下拉到低电平(ping)。此时(shi)，两局部(bu)的(de)总线线路(lu)都是(shi)低电平(ping)，而且电压(ya)电平(ping)相同。

3）一个5V 的(de)器(qi)件(jian)下拉总线线路到低电(dian)平。

MOSFET 管的漏极基底二(er)极管“低(di)(di)电(dian)(dian)压(ya)”局(ju)部(bu)被下拉直(zhi)到(dao)VGS 超(chao)越阀值，MOSFET 管开端导通。“低(di)(di)电(dian)(dian)压(ya)”局(ju)部(bu)的总(zong)线线路经(jing)过导通的MOSFET 管被5V 的器(qi)件进一步下拉到(dao)低(di)(di)电(dian)(dian)平。此时，两(liang)局(ju)部(bu)的总(zong)线线路都是(shi)低(di)(di)电(dian)(dian)平，而(er)且电(dian)(dian)压(ya)电(dian)(dian)平相同。

这(zhei)三(san)种状(zhuang)态(tai)(tai)显现了逻辑电平在总线(xian)(xian)(xian)系统的(de)两(liang)个方向上传输，与驱(qu)动(dong)的(de)局部无关(guan)。状(zhuang)态(tai)(tai)1 执(zhi)行了电平转换功(gong)用。状(zhuang)态(tai)(tai)2 和3 依照I2C 总线(xian)(xian)(xian)标(biao)准的(de)请求(qiu)在两(liang)局部的(de)总线(xian)(xian)(xian)线(xian)(xian)(xian)路之间完成“线(xian)(xian)(xian)与”的(de)功(gong)用。

除(chu)了3.3V VDD1 和5V VDD2 的电(dian)(dian)(dian)源电(dian)(dian)(dian)压外，还能够是(shi)例(li)如：2V VDD1 和10V VDD2。 在正常操作中(zhong)，VDD2必需(xu)等(deng)于(yu)或高(gao)于(yu)VDD1（ 在开关(guan)电(dian)(dian)(dian)源时允许VDD2 低于(yu)VDD1）

第二种方式(shi)：

主要阐(chan)述利用MOS管(guan)搭建的低成本方案，实现电(dian)平的双(shuang)向转换，具体电(dian)路如下图(tu)示：

以下(xia)分析其工(gong)作原理，因SCL与SDA两条支路工(gong)作原理一致，故选取其中一条支路进(jin)行分析，如下(xia)分三(san)种(zhong)情况进(jin)行讨论：

1）空闲状态：

则有：

2）3.3V转(zhuan)5V：

则有：

3）5V转3.3V：

则(ze)有：

注：

因MOS管(guan)都(dou)存在(zai)开关速(su)(su)度(du)问(wen)题(ti)(ti)，故此种形式的电平转换电路(lu)速(su)(su)度(du)不(bu)能过高，一般控制在(zai)1MHz以内；而对(dui)于标准(zhun)模(mo)式100kbit/s 或快速(su)(su)模(mo)式400kbit/s的 I2C 总线，该(gai)电平转换电路(lu)不(bu)存在(zai)任(ren)何限(xian)制问(wen)题(ti)(ti)。

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