ADM3251E应用电路3.3V供电附5V供电电路比较.doc

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1、实现ADM3251E与3.3V系统的RS-232接口隔离随着对处理速度及功耗的需求增长,控制芯片越来越趋向于小体积,低功耗。因此其工作所需的电源电压也降低至3.3V,甚至1.8V。这造成了与5V供电的接口芯片连接时,电平不匹配的问题。 RS-232总线标准是最常见的串行通信总线标准之一,主要应用于系统间的通信连接。在一些应用领域,RS-232接口的隔离防护是必须的,ADI公司基于iCoupler磁隔离技术的隔离型RS-232接口收发器ADM3251E,内部集成DC-DC隔离电源,信号隔离通道及RS-232收发器,接口带有±15KV的ESD保护和25KV/us的共模抑制能力,非常适

2、于工作在苛刻的电气环境或频繁插拔RS-232电缆的环境中。 ADM3251E的出现替代了之前的光耦隔离方案,减少PCB面积,提高接口稳定性且降低了成本。由于其内部集成有DC-DC隔离电源,因此无需外部分立的DC-DC隔离电源模块供电,提供了单芯片的RS-232接口隔离方案。但值得注意的是,ADM3251E的电源输入引脚VCC,只有在5V输入电压时,才能使芯片内部的DC-DC隔离电源有效,当VCC采用3.3V供电时,芯片内部DC-DC隔离电源无效,此时需要我们外接分立的DC-DC隔离电源模块供电。 由于ADM3251E的输入侧Tin引脚是CMOS结构,其输入电压范围是:高电平不低于

3、0.7VCC,低电平不高于0.3VCC,即当5V供电时,输入高电平需高于3.5V,输入低电平需低于1.5V。下面是我搜集的几种简单的电平转换电路,以方便3.3V的控制信号与5V供电的ADM3251E通信。 3.3V信号转5V信号 1、采用MOSFET如图1所示,电路由一个N沟道FET和一个上拉电阻构成。在选择R1的阻值时,需要考虑输入的开关速度和R1上的电流消耗。当R1值较小时,可以提高输入开关速度,获取更短的开关时间,但却增大了低电平时R1上的电流消耗。  图1,采用MOSFET实现3V至5V电平转换 2、采用二极管钳位如图2所示,由于3.3V信号的低电平一般不高于0.5V,当

4、3.3V系统输出低电平时,由于D1的钳位作用,使得5V输出端会得到0.7V~1.2V的低电压,低于ADM3251E的最高不超过1.5V的低电平阈值。当3.3V系统输出高电平时,由于D2的钳位作用,使5V输出端会得到约4V的高电平电压,高于ADM3251E的最低不低于3.5V的高电平阈值。 图2,采用二极管实现3V至5V电平转换 3、采用三极管如图3所示,当3.3V系统高电平信号输入时,Q1导通,Q2截止,在5V输出端得到5V电压。当3.3V系统低电平信号输入时,Q1截止,Q2导通,在5V输出端得到低电平。此电路同样也适用于5V转3V的情况,只要将上拉的电压换成3.3V即可。  图

5、3,采用三极管实现3V至5V电平转换 以上三种方法比较简单,能够很方便的实现电平转换,但对传输速率有一定的限制,对于9600,19200等常用传输速率,使用这些方法没有问题。也可以采用电压比较器、运算放大器或OC门芯片74HC05来实现3V至5V的电平转换。对于高于100K传输速率的应用,我们可采用一些专门的电平转换芯片,如74LVX4245、SN74LVC164245、MAX3370等,但这些芯片价格偏高。当然,我们也可以采用ADUM1201搭配DC-DC隔离电源模块和RS-232收发器的分立隔离方案,ADUM1201不但能对信号进行隔离,还能够在隔离信号的同时方便的实现3V至

6、5V的电平转换。 5V信号转3.3V信号 一些3.3V供电的控制芯片能够承受5V的输入电压,但更多的控制芯片只能接受3.3V的输入信号,因此需要将ADM3251E的Rout引脚输出5V信号转为3.3V电平信号。 1、采用二极管钳位如图4所示,利用二极管的钳位作用,将5V电平转换为3.3V电平,R1的作用是限流,但串联了限流电阻R1会降低输入开关的速度。采用此电路时,会通过二极管D1向3.3V电源输入电流,如果电流过高可能会使3.3V电源电压超过3.3V。  图4,采用二极管钳位作用实现5V至3V电平转换 2、采用三极管如图5所示,三极管在此电路中也起到钳位的作用,且不会将电流引入

7、3.3V电源。 图5,采用三极管实现5V至3V电平转换 3、采用电阻分压如图6所示,这应该是最简单的降低电平的方法。  图6,采用电阻分压实现5V至3V电平转换 以上电路能够方便的实现ADM3251E与3.3V供电的控制系统之间的通信。其整体电路图如图7:图7,ADM3251E与3.3V系统的通信 图中采用三极管加上拉电阻升压的方法将3.3V的输入信号拉升到5V,输入到ADM3251E的Tin引脚,而ADM3251E的Rout引脚5V输出信号经电阻分压,转换成3.3V信号输入到以

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