Chuyển mức 1,8V sang 5V với FET kênh N


7

Tôi đang sử dụng các đầu ra GPIO BeagleBoard-xM để lái một số động cơ DC với sự trợ giúp của IC L293D. Vấn đề là có sự khác biệt giữa các cấp điện áp. Các đầu ra GPIO chỉ cung cấp 1,8V trong khi L293D cần ít nhất 4,5V cho mức logic cao. Vì vậy, tôi cần một sự thay đổi mức điện áp một chiều . Tôi có BS170 FETs N-kênh cho mục đích này. Tuy nhiên tôi không giỏi về chất bán dẫn. Các cấu hình thích hợp cho các bóng bán dẫn là gì? Tôi có phải sử dụng bất kỳ thành phần bổ sung?


@curb đưa ra một điểm hợp lệ trên một câu trả lời khác, chúng ta đang xử lý tín hiệu tốc độ nào khi chuyển mức, nếu bạn đang chạy ở 9600 baud thì sẽ dễ dàng hơn nhiều so với tốc độ 1GHz.
Kortuk

@Kortuk Vì đây là một mạch lái xe động cơ DC, tốc độ không quá quan trọng đối với tôi. Tín hiệu PWM sẽ điều khiển mạch ở khoảng 100Hz và tôi cần đặt chu kỳ nhiệm vụ trong khoảng từ 0 đến 100. Vì vậy, về mặt lý thuyết, 1KHz là đủ tốc độ đối với tôi.
Emre Yazici

Câu trả lời:


6

BS170 sẽ không hoạt động tốt ở đây vì điện áp ngưỡng của nó (tức là khi nó bắt đầu bật) thường là 2.1V, cao hơn 1.8V.
Vì vậy, bạn có thể sử dụng FET với điện áp ngưỡng thấp hơn, nhưng có lẽ tôi chỉ nên sử dụng NPN cho việc này.

Một cái gì đó như thế này sẽ làm tốt:

Thay đổi cấp độ NPN

Xin lưu ý rằng sơ đồ trên sẽ đảo ngược các mức logic et * 0 * V @ PIN -> + V tại bộ thu. Nếu bạn có thể tìm nguồn FET tốt hơn thì bạn có thể sử dụng mạch trên nhưng trao đổi NPN cho FET kênh N. Trong trường hợp này, điện trở cơ sở / cổng là không cần thiết, nhưng sẽ không gây hại gì nếu bạn không cần phải chuyển đổi ở tốc độ rất cao (giải pháp cụ thể này là cho tốc độ thấp)
Giá trị điện trở không quá quan trọng, R3 là để hạn chế dòng điện vào đế của bóng bán dẫn và R2 đặt dòng điện qua bóng bán dẫn.
Nếu chúng tôi giả sử mức tăng của bóng bán dẫn là ~ 100, thì nếu bạn muốn giảm dòng điện rút ra từ pin (ví dụ như thiết bị chạy bằng pin cần có ý thức về năng lượng), bạn có thể tăng cao hơn rất nhiều so với 1k với R3 (có thể lên đến khoảng tối đa 15k), vì cơ sở cần tối thiểu chỉ 5mA / 100 = 50uA để hoạt động (5mA đến từ 5V / 1k (R2))

Nếu cần chuyển đổi tốc độ cao hơn, có lẽ bạn nên tắt IC cấp độ. Đây là một trang Maxim có đề cập đến một vài IC dịch chuyển tốc độ cao.


Cảm ơn lời đề nghị có giá trị của bạn và sơ đồ. Điện áp ngưỡng cửa tối thiểu cho BS170 là 0,8V, vì vậy không thể bật nó với 1,8V? Sự khác biệt giữa tối thiểu, tối đa và giá trị tiêu biểu của VSS là gì?
Emre Yazici

1
Tuy nhiên, điều này sẽ không hoạt động đối với tín hiệu nhanh (> khoảng 500kHz) vì bóng bán dẫn sẽ tắt quá chậm. Xem câu trả lời của tôi cho Electronics.stackexchange.com/questions/23349/ từ
Curd

@Emre Yazıcı: min, typ., Và max có nghĩa là nếu bạn có một số lượng lớn bóng bán dẫn loại đó, tất cả các giá trị có thể nằm trong phạm vi giữa min. và tối đa giá trị. Các kiểu chữ. giá trị rất có thể là một.
Sữa đông

@Curd - Không, tôi đã giả sử tốc độ thấp ở đây. Nếu cần tốc độ cao thì IC dịch chuyển cấp chuyên dụng có thể là một ý tưởng tốt hơn. Những nơi như Maxim, TI, vv làm cho một số người tốt.
Oli Glaser

Tôi đã thực hiện các mạch được hiển thị trên sơ đồ. Nếu không có L293D Vr3 = 1.14V, Vbe = 0.7V và Vce = 5.54V (Nguồn cung cấp là 5.5V). Tuy nhiên, khi tôi kết nối pin kích hoạt của L293D với bộ thu, Vce và Vr2 trở thành 2,77V. Thật không may, điện áp này không đủ để kích hoạt L293D. Nhân tiện, tôi đã làm cho nguồn cung cấp năng lượng và mặt đất chung của vi điều khiển, được kết nối với bộ phát 2N2222. Có điều gì tôi đang thiếu?
Emre Yazici

14

Tôi đã sử dụng mạch sau thành công như bộ dịch mức logic 1.8 V -> 5V cho tần số lên đến vài MHz.
FET tôi đã sử dụng là BSN10A.

nhập mô tả hình ảnh ở đây


Tôi không nghĩ OP có bóng bán dẫn đó, hoặc anh ấy đã xác định anh ấy cần tần số đó. Đây có thể là một câu trả lời đúng, nhưng bạn có thể trả lời đúng với thành phần của anh ấy không?
Kortuk

@Kortuk: Tôi đoán nó cũng hoạt động với BS170 nếu anh ta chọn một thiết bị cụ thể với Vss (th) đủ nhỏ.
Sữa đông

Anh ta có thể sử dụng hai BS170, một để tăng điện áp để bật thứ hai đầy đủ không?
Kortuk

@Kortuk: không tôi nghĩ rằng nó sẽ không hoạt động. Nếu Vss (th) trong giai đoạn đầu tiên quá cao thì giai đoạn thứ hai không có ích. Tôi chưa thử nghiệm, nhưng có thể nâng mức 1,8 V lên một giá trị đủ cao (> Vss (th) nhưng không quá cao) có thể giúp ích.
Sữa đông

Tôi xin lỗi, tôi đã đánh giá thấp bạn. Điều này đặc biệt bởi vì câu hỏi này sử dụng một bóng bán dẫn khác và bạn đang thiết kế cho tốc độ khi anh ta không cần nó và không bao giờ ngụ ý anh ta sẽ làm. Trong trường hợp này tôi không chắc câu trả lời có giá trị. Xin đừng hiểu sai ý này, bạn biết rõ vấn đề của mình, nhưng hãy nhớ trọng tâm đang trả lời câu hỏi của OP. Tôi hy vọng sẽ tiếp tục nhận được câu trả lời từ bạn.
Kortuk

1

Tôi sẽ bỏ phiếu cho một chuyển đổi xe buýt. Nó giống như sử dụng mạch trong câu trả lời của Curd, nhưng với các MOSFET nhỏ được tối ưu hóa cho mục đích này (phân tích Vds thấp, điện dung ký sinh thấp, điện trở cổng thấp).

Chúng tôi đã sử dụng Fairchild NC7SZ384 cho mục đích này; các nhà sản xuất khác làm cho họ cũng.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.