双向多电平转换电路制造技术

本发明专利技术公开了一种双向多电平转换电路，包括：第一电阻第一端连接通信链路信号，其第二端连接供电电压；第二电阻第一端连接通信链路信号，其经过第二开关器件连接供电电压；第五电阻第一端连接第三开关器件控制端，其第二端连接在第七电阻和第一开关器件之间；第六电阻第一端连接第三开关器件控制端，其第二端连接供电电压；第七电阻经第一开关器件连接地；第一开关器件控制端经第三电阻连接通信链路信号；第二开关器件其控制端经第三开关器件连接供电电压，其控制端经第七电阻连接第一开关器件。本发明专利技术提供信号质量更好，低电平不会过高，上升沿不会过缓，可使通信速率更高，本发明专利技术低成本解决了多个转换芯片电路存在的技术问题。成本解决了多个转换芯片电路存在的技术问题。成本解决了多个转换芯片电路存在的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
双向多电平转换电路


[0001]本专利技术涉及电子电路领域，特别是涉及一种用于I2C、SMI和PMbus等开漏结构通信总线双向多电平转换电路。

技术介绍

[0002]电子行业的飞速发展，更新换代也比较快，很多电子产品都往低功耗的方向发展，所以部分芯片的IO电平越做越低，这就导致不同电平电压的芯片共存的现象，当不同的电平电压相互通信时就需要进行电平转换电路。
[0003]当I2C、SMI和PMbus等总线进行双向电平转换时，基于MOSFET的转换芯片是比较常见的方案，参考图1所示。当其中一边为低电平时，内部的MOSFET会导通，另外一边的就会被同样拉低；当两边都是高电平时，MOSFET不导通，电平电压由其上拉电压决定。当电子系统复杂时，系统内就会有很多个电平电压的总线需要通信，或者相同电压但在不同电源轨间需要有一定的隔离度时，就需要用到多个转换芯片进行转换，参考图2所示。
[0004]当多个转换芯片一起工作时就会带来一些问题，当其中一个输出低电平时，各个转换芯片对应的MOSFET都会导通，那么所有的上拉电阻就相当于并联在一起上拉到某个电压，那么输出低电平的IO的灌电流就会增大，若已经增大到极限，低电平的电压就会抬升，当这个电路的V
OL
比终端设备的VILmax大时，则会导致通信失败。而此时现有技术的解决方案是把上拉电阻增大，但是总线在PCB上是有寄生电容的，信号由低变高时，MOSFET变为不导通，电容的充电只能靠上拉的电压源，因为上拉电阻变大了，充电就会变慢，图3所示信号波形就会变成如图4所示。这种波形的信号，信号完整性上可能不满足要求，即使满足，也只能在在低速的时候运行，当总线速率要变高就不满足要求了，限制了总线的最大通信速率

技术实现思路

[0005]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于多个转换芯片(及I2C、SMI和PMbus等)开漏结构的通信总线，既不会导致低电平抬升，又不会导致上升沿过缓，且能满足较高的通信速率要求的双向多电平转换电路。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供的双向多电平转换电路，其特征在于，包括：
[0008]第一电阻R1，其第一端连接通信链路信号SCL，其第二端连接供电电压VCC；
[0009]第二电阻R2，其第一端连接通信链路信号SCL，其经过第二开关器件T2连接供电电压VCC；
[0010]第五电阻R5，其第一端连接第三开关器件T3控制端，其第二端连接在第七电阻R7和第一开关器件T1之间；
[0011]第六电阻R6，其第一端连接第三开关器件T3控制端，其第二端连接供电电压VCC；
[0012]第七电阻R7，其经第一开关器件T1连接地GND；
[0013]第一开关器件T1，其控制端经第三电阻R3连接通信链路信号SCL；
[0014]第二开关器件T2，其控制端经第三开关器件T3连接供电电压VCC，其控制端经第七电阻R7连接第一开关器件T1；
[0015]其中，第五电阻R5阻值大于等于第七电阻R7阻值，第二开关器件T2是否导通决定第二电阻R2是否工作，第二开关器件T2和第三开关器件T3是相同器件。
[0016]可选择的，进一步改进所述的双向多电平转换电路，还包括：
[0017]第四电阻R4，其连接在第一开关器件T1控制端和地GND之间；
[0018]可选择的，进一步改进所述的双向多电平转换电路，第二开关器件T2仅在第一开关器件T1导通且第三开关器件T3不导通时导通。
[0019]可选择的，进一步改进所述的双向多电平转换电路，第一开关器件T1是NPN三极管，第二开关器件T2和第三开关器件T3是PNP三极管。。
[0020]可选择的，进一步改进所述的双向多电平转换电路，当通信链路信号SCL为低电平时，通过第三电阻R3和第四电阻R4分压后第一开关器件T1基极仍为低，第一开关器件T1不导通，第二开关器件T2的基极为高电平，第二开关器件T2发射极和基极之间不能正偏，第二开关器件T2不导通，第二电阻R2不工作，此时上拉电阻为第一电阻R1；
[0021]当通信链路信号SCL为上升沿时，当通过第三电阻R3和第四电阻R4分压的电压大于0.5V
‑
0.9V时优选为0.7，第一开关器件T1导通，第二开关器件T2的基极为低，第二开关器件T2导通，第二电阻R2工作，此时上拉电阻为第一电阻R1和第二电阻R2并联；
[0022]当通信链路信号SCL为高电平时，第一开关器件T1导通，第三开关器件T3导通，第二开关器件T2的基极电压就变为供电电压VCC，第二开关器件T2不导通。
[0023]可选择的，进一步改进所述的双向多电平转换电路，在上升沿期间，第二开关器件T2导通时间能通过改变第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7的电阻值进行调整。
[0024]可选择的，进一步改进所述的双向多电平转换电路，第一电阻R1取值范围为：R1≈R
PU
n+1
[0025]R
PU
是假设总线在不需要转换芯片时的上拉电阻，由终端设备要求和PCB上的寄生电容决定；
[0026]第二电阻R2取值范围为：R1//R2≈R
PU
；
[0027]第三电阻R3和第四电阻R4满足下述阻值关系；
[0028][0029][0030]K为指定系数。
[0031]可选择的，进一步改进所述的双向多电平转换电路，K的范围为1/4～2/3。
[0032]对本专利技术工作原理说明如下：
[0033]参考图5所示，一种多链路开漏结构的通信总线，在每条链路以通信链路信号SCL这一端为例进行说明，第二电阻R2是否工作取决于第二开关器件T2(PNP三极管)是否导通，
而第二开关器件T2是否导通取决于第一开关器件T1(NPN三极管)和第三开关器件T3(PNP三极管)的导通状态，只有当第一开关器件T1导通而第三开关器件T3不导通时，第二开关器件T2才会导通。即当通信链路信号SCL在上升沿的时候，第一开关器件T1会首先导通，第一开关器件T1的集电极电压接近0V。
[0034]由于设置R5≥R7，且第三开关器件T3的基极多一个上拉电阻R6，故在第一开关器件T1导通的瞬间第三开关器件T3的基极电压比第二开关器件T2的基极电压要高一点，故第二开关器件T2会先于第三开关器件T3导通。当通信链路信号上升沿继续上升且第三开关器件T3的寄生电容的被放电完成后，第三开关器件T3会导通。第三开关器件T3导通后第二开关器件T2的基极电压就变为VCC，即第二开关器件T2变为不导通。在上升沿期间，第二开关器件T2只会导通一小段时间，这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向多电平转换电路，其特征在于，包括：第一电阻(R1)，其第一端连接通信链路信号(SCL)，其第二端连接供电电压(VCC)；第二电阻(R2)，其第一端连接通信链路信号(SCL)，其经过第二开关器件(T2)连接供电电压(VCC)；第五电阻(R5)，其第一端连接第三开关器件(T3)控制端，其第二端连接在第七电阻(R7)和第一开关器件(T1)之间；第六电阻(R6)，其第一端连接第三开关器件(T3)控制端，其第二端连接供电电压(VCC)；第七电阻(R7)，其经第一开关器件(T1)连接地(GND)；第一开关器件(T1)，其控制端经第三电阻(R3)连接通信链路信号(SCL)；第二开关器件(T2)，其控制端经第三开关器件(T3)连接供电电压(VCC)，其控制端经第七电阻(R7)连接第一开关器件(T1)；其中，第五电阻(R5)阻值大于等于第七电阻(R7)阻值，第二开关器件(T2)是否导通决定第二电阻(R2)是否工作，第二开关器件(T2)和第三开关器件(T3)是相同器件。2.如权利要求1所述的双向多电平转换电路，其特征在于，还包括：第四电阻(R4)，其连接在第一开关器件(T1)控制端和地(GND)之间。3.如权利要求1所述的双向多电平转换电路，其特征在于：第二开关器件(T2)仅在第一开关器件(T1)导通且第三开关器件(T3)不导通时导通。4.如权利要求2所述的双向多电平转换电路，其特征在于：第一开关器件(T1)是NPN三极管，第二开关器件(T2)和第三开关器件(T3)是PNP三极管。5.如权利要求4所述的双向多电平转换电路，其特征在于：当通信链路信号(SCL)为低电平时，通过第三电阻(R...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智华，
申请(专利权)人：上海创时汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：