IC-BUS电平转换芯片在安防产品的应用.PDF

APPLICATION NOTE 2 I C-BUS 电平转换芯片在安防产品的应用 上海英联电子科技有限公司 众所周知，现在CPU 供电电压有越来越低的趋势，然而外围功能模块的供电电 压跟不上CPU 供电电压下降的速度，因此近些年来，电子产品中出现电平不匹配的 情况越来越多，常见的解决方法有以下几种： 1.晶体管+上拉电阻法 就是一个双极型三极管或 MOSFET ，C/D 极接一个上拉电阻到正电源，输 入电平很灵活，输出电平大致就是正电源电平。 2.OC/OD 器件+上拉电阻法 和第一种非常类似，适用于器件输出刚好为 OC/OD 的场合。 3. 电阻分压法 最简单的降低电平的方法，假设幅值 5V 电平，经 1.6k+3.3k 两个电阻对地 分压，就是 3.3V 。 4.专用电平转换芯片 把所有功能都集成在一颗芯片内，并在芯片内部做边沿处理，体积小，速度快。 下面就着重讲一下电平转换芯片。所谓电平转换芯片就是能连接两个不同供电 电压的IC 或是模块，解决这些IC 或是模块的系统供电问题，使这些IC 或模块能正 常通信。一般评价一种电平转换芯片的性能可以从以下几个方面出发： 1.解决电平匹配的能力，不简单于电平的转换，还有噪声容限等抗干扰问题。 2.转换速度，主芯片速率不断提升，要保证传输信号的完整性。 3. 电源时序的控制。 4.驱动能力。 图1 电平转换芯片应用示意图 上图中的电平转换芯片是双电源逻辑器件，常见的双电源电平转换芯片包括单 方向转换、带方向控制的双向转换（独立的方向控制引脚）、自动感应双向转换，其 中自动感应双向转换还包括Push-Pull 和OpenDrain(I2C 等应用）两种输出形式。 ________________________________________________________________________ 1/3 APPLICATION NOTE 图2 双向自动感应Push-Pull 输出结构图 图3 双向自动感应OpenDrain 输出结构图 图2 和图 3 是英联半导体公司两种输出形式的双向自动感应电平转换芯片的内 部结构图，下面简单介绍一下芯片的工作方式，图2 是Push-Pull 输出，这种输出方 式要求 A 、B 端口不接上拉或下拉电阻，假如特定情况必须有上下拉电阻，那么阻 值必须大于 50K 欧姆，否则 A 、B 端口可能检测不到高电平或者低电平。图 3 是 2 OpenDrain 输出，主要应用于I C、SPI 等IO 口需要有上拉电阻的应用。也可以兼容 Push-Pull 的应用，但是于Push-Pull 传输速度相对较慢。结构图中的One-Shot 是处 理边沿的内部功能电路，能提升转换速度。两种都不需要方向引脚控制，能自动检 测出IO 端口的输入输出形式。英联电子的双向自动感应电平转换芯片已经广泛应用 于各种电子产品中，包括手机、POS 机、行车记录仪、安防系统等。 UM3212 是一款支持I2C 总线和SMBUS 的自动双向，带使能端的电平转换芯片。 图4 UM3212 典型应用线路 支持1.0V-3.6V(VREF1)和1.8V-5.5V(VREF2)的工作范围。EN 是开关使能端，参 考电平是VREF2 。EN=High ，内部SW 处于导通状态，SCL1、SDA1 分别连接到SCL2、 SDA2，允许数据双向传输，内部的SW 有非常小的导通电阻，因此信号传输延时非 常小。当EN 是