基于ST2378E的逻辑电平兼容方案

描述

  工程师,在研发设计电路项目,会使用不同电压幅值的电源电路,常用的电压幅值包含1.8V、3.3V、5.0V以及12V等等;他们分别应用在不同的功能电路中,比如

  1.8V:一般用在Flash存储芯片的工作电源;

  3.3V:一般用在单片机的工作电源;

  5.0V:一般用在通信芯片的工作电源;

  12V:一般用在电机的驱动电源;

  单片机的工作电压比较宽广,1.8V & 3.3V & 5.0V均可工作;

  同一个项目会出现不同的电源电压,不同项目之间更容易出现不同的电源电压;为了更形象地解释此问题,芯片哥以项目开发案例来说明

  电路项目

  01 项目案例

  在同一个智能家居电路项目中,包含两个风机控制器A和风机控制器B;A控制器中采用的温度传感器信号是3.3V逻辑电平,B控制器中采用的湿度传感器信号是5.0V逻辑电平,因此工程师在开发电路设计选用单片机时,就确定了A控制器的单片机工作电压是3.3V,B控制器的单片机是5.0V;

  如果A控制器与B控制器之间没有互相数据通信,此时对于项目的开发是没有问题;如果A控制器与B控制器之间需要互相交换数据而通信,会出现两个电路系统逻辑电平不兼容的问题;

 

控制器

 

  逻辑电平不兼容

  02 电平兼容问题

  在“逻辑电平不兼容”图中,工程师很清晰地看出风机控制器A与风机控制器B之间串口通信UART的问题;具体存在的问题表现为

  对于控制器A,逻辑高电平“1”所代表的电压为3.3V,逻辑低电平“0”所代表的电压为0V;

  对于控制器B,逻辑高电平“1”所代表的电压为5.0V,逻辑低电平“0”所代表的电压为0V;

  当控制器A发送逻辑高电平“1”至控制器B时,存在不被控制器B有效识别成逻辑高电平“1”的风险;

  当控制器B发送逻辑高电平“1”至控制器A时,容易造成控制器A的芯片引脚被击穿损坏的风险;

  那么针对这类项目设计中存在的问题,工程师该如何去解决呢?可以采用什么芯片的电路方案能解决此类问题呢?

  ST2378E电平转换芯片的电路应用方案就能很好地解决这类问题;工程师可能会追问芯片哥,ST2378E电平转换芯片具体什么样的电路特性?它的应用电路是怎么样的?它能实现转换什么类型的逻辑电平?

  ST2378E电路特性

  在描述ST2378E电路特性之前,先简单介绍下芯片的引脚定义图

 

控制器

 

  ST2378E引脚定义图

  Pin 1引脚:I/O_LX系列引脚的工作电源;

  Pin 20引脚:I/O_CX系列引脚的工作电源;

  Pin 2~Pin 12引脚:I/O_LX系列引脚为逻辑电平输入引脚;

  Pin 9~Pin 19引脚:I/O_CX系列引脚为逻辑电平输入引脚;

  Pin 11引脚:OE为芯片使能控制引脚;

  芯片的工作原理简单说明如下

  假如A电平3.3V与B电平5.0V需要实现电压转换,则VL引脚电源接入3.3V,VCC引脚电源接入5.0V,A电平连接I/O_L1引脚,B电平连接I/O_C1引脚即可;

  ST2378E电平转换芯片,实现的电路功能就是可以将某一逻辑电平X转换成另外一种逻辑电平Y,并且转换是双向的,也就是X与Y是可以互相转换,互不干扰,属于同步转换类型;

  ST2378E应用电路

  工程师在初步了解完ST2378E芯片的电路特性之后,就可以依据项目开发中实际存在的电路问题,做出相应的解决设计方案

 

控制器

 

  ST2378E应用电路图

  在ST2378E应用电路图中,风机控制器A与风机控制器B之间的数据通信是采用串口UART,因此只需将风机控制器A的UART通信引脚RXA与TXA分别连接到I/O_L1和I/O_L2,风机控制器B的UART通信引脚TXB与RXB分别连接到I/O_C1和I/O_C2;就能解决不同逻辑电平彼此之间通信的电路问题;

  ST2378E工作使用条件

  逻辑电平转换方案虽然得到解决,但对于ST2378E也存在不足之处,其一是工作电压的限制;工程师在项目应用中,VCC电压必须大于VL电压,且Vcc的最大工作电压为7V。

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