CN210007688U - 一种隔离uart通讯的电平转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的隔离UART通讯的电平转换电路包括：通讯隔离电路、RC电路和电平转换电路；通讯隔离电路的第一端连接3.3V数据发送端电压，通讯隔离电路的第二端连接5V数据接收端电压；RC电路包括：电阻R6和电容C1；电阻R6的第一端连接5V数据发送端电压，电阻R6的第二端连接电容C1的第一端和电平转换电路的第一端；电容C1的第一端连接电阻R6的第二端和电平转换电路的第一端，电容C1的第二端接地；电平转换电路的第一端连接电阻R6的第二端和电容C1的第一端，电平转换电路的第二端连接3.3V数据接收端电压。由5V数据发送端向3.3V数据接收端发送数据时，RC电路吸收电平转换电路反向导通过程中的高电平过冲，该方案可靠性高，应用成本低。

Description

一种隔离UART通讯的电平转换电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种隔离UART通讯的电平转换电路。

背景技术

UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)，它将要传输的数据在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，UART通常被集成于其他通讯接口的连结上，在电路应用中通常涉及5V与3.3V两种电源，并需要进行信号通讯，这就需要进行通讯电平转换。现有技术的通讯隔离与电平转换电路通常存在结构复杂，可靠性低的问题。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种隔离UART通讯的电平转换电路。

本实用新型提供一种隔离UART通讯的电平转换电路，包括：通讯隔离电路、RC电路和电平转换电路；所述通讯隔离电路的第一端连接3.3V数据发送端电压，所述通讯隔离电路的第二端连接5V数据接收端电压；所述RC电路包括：电阻R6和电容C1；电阻R6的第一端连接5V数据发送端电压，电阻R6的第二端连接电容C1的第一端和电平转换电路的第一端；电容C1的第一端连接电阻R6的第二端和电平转换电路的第一端，电容C1的第二端接地；所述电平转换电路的第一端连接电阻R6的第二端和电容C1的第一端，所述电平转换电路的第二端连接3.3V数据接收端电压。

如上所述的电路，可选地，所述通讯隔离电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3和三极管V1；电阻R1的第一端连接3.3V电源，电阻R1的第二端连接三极管V1的基极；电阻R2的第一端连接5V电源，电阻R2的第二端连接三极管V1的集电极；电阻R3的第一端连接5V数据接收端电压，电阻R3的第二端连接三极管V1的集电极；三极管V1的基极连接电阻R1的第二端，三极管V1的集电极连接电阻R2的第二端，三极管V1的发射极连接3.3V数据发送端电压；

所述电平转换电路包括：电阻R4、电阻R5和三极管V2；电阻R4的第一端连接3.3V电源，电阻R4的第二端连接三极管V2的基极；电阻R5的第一端连接3.3V电源，电阻R5的第二端连接3.3V数据接收端电压；三极管V2的基极连接电阻R4的第二端，三极管V2的集电极连接3.3V数据接收端电压；三极管V2的发射极连接电阻R6的第二端。

如上所述的电路，优选地，三极管V1、三极管V2均为NPN型三极管；电阻R1为4.7KΩ，电阻R2为4.7KΩ，电阻R3为100Ω，电阻R4为10KΩ，电阻R5为10KΩ；电阻R6为510Ω和电容C1为4.7nF。

如上所述的电路，可选地，所述通讯隔离电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3和MOS管V1；电阻R1的第一端连接3.3V电源，电阻R1的第二端连接MOS管V1的栅极；电阻R2的第一端连接5V电源，电阻R2的第二端连接MOS管V1的漏极；电阻R3的第一端连接5V数据接收端电压，电阻R3的第二端连接MOS管V1的漏极；MOS管V1的栅极连接电阻R1的第二端，MOS管V1的漏极连接电阻R2的第二端，MOS管V1的源极连接3.3V数据发送端电压；

所述电平转换电路包括：电阻R5和二极管V2；电阻R5的第一端连接3.3V电源，电阻R5的第二端连接3.3V数据接收端电压；二极管V2的正极连接3.3V数据接收端电压；二极管V2的负极连接电阻R6的第二端。

如上所述的电路，优选地，MOS管V1为N型MOS管，二极管V2为稳压二极管；电阻R1为0KΩ，电阻R2为4.7KΩ，电阻R3为1KΩ，电阻R5为10KΩ；电阻R6为510Ω和电容C1为4.7nF。

本实用新型提供的隔离UART通讯的电平转换电路，在由5V数据发送端向3.3V数据接收端发送数据时，RC电路吸收电平转换电路反向导通过程中的高电平过冲，避免了3.3V电平超过3.6V的安全电平，提高了电路的整体可靠性。另外，本实用新型提供的隔离UART通讯的电平转换电路还具有结构简单、易于实施、应用成本低的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的隔离UART通讯的电平转换电路的结构示意图；

图2为本实用新型提供的隔离UART通讯的电平转换电路实施例一的原理图；

图3为本实用新型提供的隔离UART通讯的电平转换电路实施例二的原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

图1为本实用新型提供的隔离UART通讯的电平转换电路实施例的结构示意图。如图1所示，3.3V-TX向5V-RX传输数据：3.3V-TX为3.3V数据发送端，5V-RX为5V数据接收端；5V-TX向3.3V-RX传输数据：5V-TX为5V数据发送端，3.3V-RX为3.3V数据接收端。本实施例的隔离UART通讯的电平转换电路包括：通讯隔离电路、RC电路和电平转换电路。所述通讯隔离电路的第一端连接3.3V数据发送端电压，所述通讯隔离电路的第二端连接5V数据接收端电压；所述RC电路包括：电阻R6和电容C1；电阻R6的第一端连接5V数据发送端电压，电阻R6的第二端连接电容C1的第一端和电平转换电路的第一端；电容C1的第一端连接电阻R6的第二端和电平转换电路的第一端，电容C1的第二端接地；电平转换电路的第一端连接电阻R6的第二端和电容C1的第一端，电平转换电路的第二端连接3.3V数据接收端电压。

本实施例中，在由5V数据发送端向3.3V数据接收端发送数据时，RC电路吸收电平转换电路反向导通过程中的高电平过冲，避免了3.3V电平超过3.6V的安全电平，提高了电路的整体可靠性。

图2为本实用新型提供的隔离UART通讯的电平转换电路实施例一的原理图。如图2所示，本实施例中，通讯隔离电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3和三极管V1；电阻R1的第一端连接3.3V电源，电阻R1的第二端连接三极管V1的基极；电阻R2的第一端连接5V电源，电阻R2的第二端连接三极管V1的集电极；电阻R3的第一端连接5V数据接收端电压，电阻R3的第二端连接三极管V1的集电极；三极管V1的基极连接电阻R1的第二端，三极管V1的集电极连接电阻R2的第二端，三极管V1的发射极连接3.3V数据发送端电压。所述电平转换电路包括：电阻R4、电阻R5和三极管V2；电阻R4的第一端连接3.3V电源，电阻R4的第二端连接三极管V2的基极；电阻R5的第一端连接3.3V电源，电阻R5的第二端连接3.3V数据接收端电压；三极管V2的基极连接电阻R4的第二端，三极管V2的集电极连接3.3V数据接收端电压；三极管V2的发射极连接电阻R6的第二端。优选地，三极管V1、三极管V2均为NPN型三极管；电阻R1为4.7KΩ，电阻R2为4.7KΩ，电阻R3为100Ω，电阻R4为10KΩ，电阻R5为10KΩ；电阻R6为510Ω和电容C1为4.7nF。

3.3V-TX端向5V-RX端传输数据：V1三极管基极接3.3V，当3.3V-TX端为高电平时，V1三极管截至，5V-RX端为高电平。反之，当3.3V-TX端为低电平时，V1导通，5V-RX端为低电平。通过V1的开关状态，将3.3V-TX端的通讯信号隔离传送到5V-RX端。

5V-TX端向3.3V-RX端传输数据：当5V-TX端为高电平时，V2截至，3.3V-RX端为3.3V高电平。当5V-TX端为低电平时，V2导通，3.3V-RX端为低电平。其中在5V-TX端由低电平转为5V高电平时，V2由于关断瞬间会反向导通，5V通过V2导通至3.3V-RX端，导致3.3V-RX端电平瞬间拉高，超过3.6V甚至应用3.3V芯片的安全电平。根据通讯波特率，通过调节R6和C1参数，可以将反向导通的5V进行一定的吸收，将过冲电平降低至安全电平以下。且RC参数对电平的上升沿、下降沿的影响低于通讯周期的5％，不影响正常通讯。

本实施例提供的技术方案，5V侧向3.3V侧发送数据时，应用RC电路吸收三极管关闭瞬间的反向导通过程中的高电平过冲；3.3V侧向5V侧发送通讯数据时，使用三极管隔离5V电压与3.3V电压。该方案结构简单，易于实施，应用成本低，且可靠性高。

图3为本实用新型提供的隔离UART通讯的电平转换电路实施例二的原理图。如图3所示，本实施例中，所述通讯隔离电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3和MOS管V1；电阻R1的第一端连接3.3V电源，电阻R1的第二端连接MOS管V1的栅极；电阻R2的第一端连接5V电源，电阻R2的第二端连接MOS管V1的漏极；电阻R3的第一端连接5V数据接收端电压，电阻R3的第二端连接MOS管V1的漏极；MOS管V1的栅极连接电阻R1的第二端，MOS管V1的漏极连接电阻R2的第二端，MOS管V1的源极连接3.3V数据发送端电压。所述电平转换电路包括：电阻R5和二极管V2；电阻R5的第一端连接3.3V电源，电阻R5的第二端连接3.3V数据接收端电压；二极管V2的正极连接3.3V数据接收端电压；二极管V2的负极连接电阻R6的第二端。优选地，MOS管V1为N型MOS管，二极管V2为稳压二极管；电阻R1为0KΩ，电阻R2为4.7KΩ，电阻R3为1KΩ，电阻R5为10KΩ；电阻R6为510Ω和电容C1为4.7nF。

本实施例中，3.3V-TX端向5V-RX端传输数据：3.3V-TX为高电平时，MOS关断，此时5V-RX为高电平；3V-TX为低电平时，Vgs＝1.8V>Vgs(th),此时MOS导通，5V-RX被拉低，为低电平；3V-TX为高阻态时，MOS关断，5V-RX为高电平。5V-TX端向3.3V-RX端传输数据：当5.5-TX是低电平，3.3V-RX被拉低，也是低电平。当5.5V-TX是高电平时，二极管V2截至，3.3V-RX也是高电平。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种隔离UART通讯的电平转换电路，其特征在于，包括：通讯隔离电路、RC电路和电平转换电路；

所述通讯隔离电路的第一端连接3.3V数据发送端电压，所述通讯隔离电路的第二端连接5V数据接收端电压；

所述RC电路包括：电阻R6和电容C1；电阻R6的第一端连接5V数据发送端电压，电阻R6的第二端连接电容C1的第一端和电平转换电路的第一端；电容C1的第一端连接电阻R6的第二端和电平转换电路的第一端，电容C1的第二端接地；所述电平转换电路的第一端连接电阻R6的第二端和电容C1的第一端，所述电平转换电路的第二端连接3.3V数据接收端电压。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述通讯隔离电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3和三极管V1；电阻R1的第一端连接3.3V电源，电阻R1的第二端连接三极管V1的基极；电阻R2的第一端连接5V电源，电阻R2的第二端连接三极管V1的集电极；电阻R3的第一端连接5V数据接收端电压，电阻R3的第二端连接三极管V1的集电极；三极管V1的基极连接电阻R1的第二端，三极管V1的集电极连接电阻R2的第二端，三极管V1的发射极连接3.3V数据发送端电压；

所述电平转换电路包括：电阻R4、电阻R5和三极管V2；电阻R4的第一端连接3.3V电源，电阻R4的第二端连接三极管V2的基极；电阻R5的第一端连接3.3V电源，电阻R5的第二端连接3.3V数据接收端电压；三极管V2的基极连接电阻R4的第二端，三极管V2的集电极连接3.3V数据接收端电压；三极管V2的发射极连接电阻R6的第二端。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，三极管V1、三极管V2均为NPN型三极管。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，电阻R1为4.7KΩ，电阻R2为4.7KΩ，电阻R3为100Ω，电阻R4为10KΩ，电阻R5为10KΩ。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述通讯隔离电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3和MOS管V1；电阻R1的第一端连接3.3V电源，电阻R1的第二端连接MOS管V1的栅极；电阻R2的第一端连接5V电源，电阻R2的第二端连接MOS管V1的漏极；电阻R3的第一端连接5V数据接收端电压，电阻R3的第二端连接MOS管V1的漏极；MOS管V1的栅极连接电阻R1的第二端，MOS管V1的漏极连接电阻R2的第二端，MOS管V1的源极连接3.3V数据发送端电压；

所述电平转换电路包括：电阻R5和二极管V2；电阻R5的第一端连接3.3V电源，电阻R5的第二端连接3.3V数据接收端电压；二极管V2的正极连接3.3V数据接收端电压；二极管V2的负极连接电阻R6的第二端。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，MOS管V1为N型MOS管，二极管V2为稳压二极管。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，电阻R1为0KΩ，电阻R2为4.7KΩ，电阻R3为1KΩ，电阻R5为10KΩ。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电路，其特征在于，电阻R6为510Ω和电容C1为4.7nF。

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