Tăng 3,3V lên 5V cho I / O kỹ thuật số

Tôi thường sử dụng Arduino cho các dự án của mình vì nó có đầu vào và đầu ra 5V và có 5V Vin nên điều đó làm cho cuộc sống rất dễ dàng khi giao tiếp với các thành phần 5V. Đối với dự án này, tôi muốn sử dụng Raspberry Pi vì tôi muốn nối nó với màn hình. Pi được cung cấp bởi 5V nên đủ dễ dàng. Tuy nhiên, nó có các chân 3.3VI / O và các thiết bị tôi muốn giao tiếp là 5V.

Tôi có một thiết bị có pin đầu vào 5V, cần được điều khiển đến 5V. Thiết bị có chân đầu ra 5V, thiết bị sẽ chuyển sang 5V khi đầu ra.

Tôi đã chuyển đổi hai chiều giữa các thiết bị 5V và 3.3V trước đó, nhưng đó là với bộ dịch mức logic hoạt động THẤP. Mạch là một điển hình với một bóng bán dẫn và một diode và hai điện trở kéo lên. Ứng dụng này yêu cầu hoạt động CAO. Dự án này rất may không yêu cầu I / O hai chiều.

Đối với hướng 5V đến 3.3V, bộ chia điện áp thô sẽ hoạt động.

Tuy nhiên, đối với hướng 3.3V đến 5V, tôi không biết một giải pháp dễ dàng. Tôi đã thực hiện một số tìm kiếm và dường như có bộ chuyển đổi tăng tốc (bộ chuyển đổi tăng tốc DC-DC) nhưng để xây dựng chúng từ các thành phần riêng biệt, tôi cần xây dựng một mạch PWM để điều khiển chuyển đổi.

Tôi chỉ tự hỏi liệu có cách nào đơn giản hơn để đạt được điều này không, với độ phức tạp tương đương với bộ dịch mức logic thấp hoạt động.

Vì Dave Tweed đã chỉ ra lỗ hổng trong câu trả lời khác, về cơ bản, tôi đã sao chép câu trả lời của mình cho bộ chuyển đổi cấp độ bóng bán dẫn đơn ... Lưu ý cũng là giải pháp thú vị của Nicolas D trong câu hỏi.

Tôi có một vài giải pháp (một số giải pháp được cung cấp bởi Microchip TẠI ĐÂY ):

1) Kết nối trực tiếp: Nếu Voh (điện áp đầu ra mức cao) từ logic 3,3V của bạn lớn hơn Vih (điện áp đầu vào mức cao), tất cả những gì bạn cần là kết nối trực tiếp. (cũng cần cho giải pháp này là Vol (điện áp đầu ra mức thấp) của đầu ra 3.3V nhỏ hơn Vil (điện áp đầu vào mức thấp) của đầu vào 5V). Giải pháp này thường bị từ chối do không đủ lợi nhuận.

2) Nếu các điều kiện trên gần, bạn thường có thể tăng điện áp đầu ra mức cao một chút bằng điện trở kéo lên (đến 3,3V) và kết nối trực tiếp các tín hiệu.

3) Điện trở kéo lên có thể cung cấp một lượng nhỏ điện áp cao cấp. Để biết thêm, bạn có thể sử dụng điốt và kéo lên đến 5V. Mạch được hiển thị sẽ không kéo lên rõ ràng đến 5V, nhưng nó sẽ tăng điện áp đầu vào mức cao đến logic 5V bằng mức giảm một điện áp diode (appx 0,7v). Phải cẩn thận với phương pháp này mà bạn vẫn có mức thấp hợp lệ vì nó cũng được nâng lên bởi một giọt diode. Điốt Schottky có thể được sử dụng để tăng nhẹ điện áp cấp cao trong khi giảm thiểu mức tăng không mong muốn của điện áp cấp thấp. Tham khảo các lưu ý ứng dụng được đề cập ở trên để biết thêm về mạch này.:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

4) Nếu bạn có thể xử lý nghịch đảo logic (và không yêu cầu kéo lên chủ động), có thể sử dụng điện trở mosfet và pull-up:

^{mô phỏng mạch này}

5) Ngoài ra còn có nhiều giải pháp ic logic như: MC74VHC1GT125 là "Bộ chuyển đổi mức logic / bộ đệm không đảo ngược với LSTTL Input Đầu vào tương thích" trong gói SOT23-5 hoặc SOT-353. Nhỏ đơn giản và khá rẻ tiền. Sử dụng giải pháp này cũng nên bao gồm một tụ tách rời gần IC.