Zwiększ napięcie z 3,3 V do 5 V dla cyfrowych wejść / wyjść

35

Zwykle używam Arduino do moich projektów, ponieważ ma wejścia i wyjścia 5 V i 5 V Vin, dzięki czemu życie jest bardzo łatwe, gdy interfejs z komponentami 5 V. W tym projekcie chcę użyć Raspberry Pi, ponieważ chcę podłączyć go do wyświetlacza. Pi jest zasilany napięciem 5 V, więc to dość proste. Ma jednak styki 3.3VI / O, a urządzenia, z którymi chcę się połączyć to 5V.

Mam urządzenie z pinem wejściowym 5 V, które musi być doprowadzone do 5 V. Urządzenie ma styk wyjściowy 5 V, który zasila napięciem wyjściowym do 5 V.

Wcześniej konwertowałem urządzenia dwukierunkowe między 5 V a 3,3 V, ale było to z przełącznikiem poziomu logicznego, który był aktywny NISKI. Obwód jest typowy z tranzystorem i diodą oraz dwoma rezystorami podciągającymi. Ta aplikacja wymaga aktywnego WYSOKIEGO. Ten projekt na szczęście nie wymaga dwukierunkowego We / Wy.

Dla kierunku od 5 V do 3,3 V zadziała dzielnik napięcia surowego.

Jednak dla kierunku od 3,3 V do 5 V nie znam łatwego rozwiązania. Przeszukałem trochę i wydaje się, że są przetworniki podwyższające (DC-DC podwyższające), ale aby zbudować je z dyskretnych komponentów, muszę zbudować obwód PWM do sterowania przełączaniem.

Zastanawiałem się tylko, czy istnieje prostszy sposób na osiągnięcie tego, przy złożoności porównywalnej z aktywną przekładnią niskiego poziomu logicznego.

Biodro
źródło
Sprawdź to różne metody łączenia. savagecircuits.com/…
AKR
Ile prądu musi dostarczyć wyjście 5 V? Czy zasila wejście logiczne?
Dwayne Reid,

Odpowiedzi:

31

Odkąd Dave Tweed wskazał na wadę w drugiej odpowiedzi, w zasadzie skopiowałem moją odpowiedź do mechanizmu zmiany poziomu pojedynczego tranzystora ... Zwróć również uwagę na interesujące rozwiązanie Nicolasa D. w pytaniu.

Mam kilka rozwiązań (niektóre rozwiązania dostarczone przez Microchip TUTAJ ):

1) Połączenie bezpośrednie: Jeśli Voh (wysokie napięcie wyjściowe) z logiki 3.3V jest większe niż Vih (wysokie napięcie wejściowe), wszystko czego potrzebujesz to bezpośrednie połączenie. (dla tego rozwiązania wymagane jest również, aby Vol (niskie napięcie wyjściowe) na wyjściu 3,3 V było mniejsze niż Vil (niskie napięcie wejściowe) na wejściu 5 V.) To rozwiązanie jest najczęściej odrzucane z powodu niewystarczających marż.

2) Jeśli powyższe warunki są bliskie, często można nieco podnieść napięcie wyjściowe wysokiego poziomu za pomocą rezystora podciągającego (do 3,3 V) i bezpośrednio podłączyć sygnały.

3) Rezystor podciągający może zapewnić niewielki wzrost wysokiego napięcia. Aby uzyskać więcej, możesz użyć diod i podciągania do 5 V. Pokazany obwód nie podciągnie się do 5 V, ale zwiększy napięcie wejściowe wysokiego poziomu do logiki 5 V o wielkość spadku jednej diody (około 0,7 V). Tą metodą należy zachować ostrożność, aby nadal mieć prawidłowy niski poziom, ponieważ jest to również podniesione o jedną kroplę diody. Diody Schottky'ego mogą być stosowane do nieznacznego wzrostu napięcia wysokiego poziomu przy jednoczesnym zminimalizowaniu niepożądanego wzrostu napięcia niskiego poziomu. Więcej informacji na temat tego obwodu można znaleźć we wspomnianej wyżej notatce aplikacji:

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab

4) Jeśli możesz poradzić sobie z odwróceniem logiki (i nie wymaga aktywnego podciągania), możesz użyć mosfetu i rezystora podciągającego:

schematyczny

zasymuluj ten obwód

5) Istnieje również wiele rozwiązań logicznych, takich jak: MC74VHC1GT125, który jest „Noninverting Buffer / CMOS Logic Level Shifter with LSTTL − Compatible Inputs” w pakiecie SOT23-5 lub SOT-353. Mały prosty i dość niedrogi. Zastosowanie tego rozwiązania powinno również obejmować kondensator odsprzęgający w pobliżu układu scalonego.

Akord
źródło
Myślę, że niektóre z twoich diagramów są oznaczone odwrotnie. Mam wyjście logiczne 3,3 V i wejście logiczne 5 V. Rozumiem, jak działa nr 4 i mogę potwierdzić, że etykieta jest tylko odwrócona (ale jest to właściwy obwód do tego, czego potrzebuję). Nie do końca rozumiem # 3 na tyle, aby wiedzieć, czy jest oznaczony wstecz czy faktycznie wstecz. Biorąc to pod uwagę, jeśli użyję dwóch wystąpień # 4, aby zachować logikę nieodwróconą, powinienem być gotowy.
Huckle,
Etykiety nie są odwrócone. „Logika wejściowa 3,3 V” wskazuje, że jest to wejście do obwodu, który dostarczyłem ... oczywiście, że pochodzi ono z wyjścia z twojego obwodu. „Wyjście logiczne 5 V” oznacza jedynie, że jest to wyjście z mojego obwodu na wejście logiczne 5 V. Będę edytować, aby wyjaśnić.
Tut
Teraz wyjaśnienie ma sens, ale jest odwrócone od konwencjonalnego punktu widzenia (gdzie konwencjonalny punkt widzenia ma oznaczać punkt widzenia kogoś, kto łączy cyfrowe układy scalone). Dzięki jeszcze raz.
Huckle,
2
@Huckle: Tut dostarczył obwód lub moduł do połączenia dwóch innych obwodów. Standardem jest oznaczanie zacisków lub punktów interfejsu z punktu widzenia pokazu obwodu - nie tych, których nie widać. Podłączysz swoje wyjścia do wejść tego obwodu. Czasami musimy wskazać, gdzie podłączyć na innym obwodzie, ale w tych przypadkach użyj strzałek, aby było to jasne.
Tranzystor
@Czy nie masz nic przeciwko wyjaśnieniu czegoś więcej na temat działania # 3? Trudno mi to zrozumieć. Nie jestem pewien, do czego służy 3.3V-D1 :( Dziękuję
wbkang