3.3V系统和5V系统电平转换

2024-05-09 06:16:20

问题背景

在设计一个带MCU或者ARM系统电路时候，经常遇见MCU的VCC是3.3V，但是外围电路需要5V，有时候是反过来。虽然现在MCU的IO都声称支持TTL电平，但是我们谁也不想将MCU的IO口直接接上5V，即使IO口先串联一个电阻，然后再接上5V，这样总是不放心，担心烧掉MCU。再说了，MCU声称IO口支持TTL电平，但是并不是所有的IO都是这样，反正有隐患。解决方法就是电平转换。

具体的我只说我在实际项目中运用到的方法，而且在项目中运用比较方便的，其他的都不再说了。

法一：基于门电路

第一种：利用OC或者OD门电路，这样集电极或者漏极都可以通过一个电阻上拉到一个新的VCC，其基极或者栅极就可以连接另外一个VCC，这样也就实现了，3.3V控制5V，12V的电平信号输出。注意这里需要选择好上电阻阻值，还要考虑MCUIO的驱动能力。这类电路大部分运用在输出电路上的电平转换电路。

当 IO 口输出高电平 3.3V 时，三极管导通， OUT 输出低电平 0V，当 IO 口输出低电平时，三极管截止， OUT 则由于上拉电阻 R2 的作用而输出 5V 的高电平，这样就实现了低电压控制高电压的工作原理。

法二：基于芯片

第二种：利用特定的电平转换芯片，将3.3V和5V进行转换。例如74LVC4245A，74ALVC164245这两款芯片用的比较多。

上图是74LVC4245A芯片管脚图和具体电气含义，它存在5VVCCA和3.3VVCCB，2个电源管脚，这样就可以实现5V和3.3V的转换了，同时DIR控制数据方向，这样也实现了3.3V到5V，或5V到3.3V的两个方向转换，具体转换方向的控制如下图：

另外74LVC4245A还可以增加MCU IO的电流驱动能力。在设计中如果需要的话会首选这个芯片。

74ALVC164245是16Bit，功能和74LVC4245A差不多。

当然了，还有其他的电平转换方案，但是比较下来，经常使用的，还是这两种方法最实用。

附录

74LVC4245A 的A端IO口的持续输出最大电流可达 ±50mA

同样，74LVC4245A 的B端IO口的持续输出最大电流可达 ±50mA

SN74HC245 的IO口持续输出最大电流可达 ±35mA

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