CN211046903U - 一种数据电平传输转换电路 - Google Patents

Abstract

一种数据电平传输转换电路，应用于一电池管理系统中，所述电池管理系统包括有第一采集器U1、MCU以及数据电平传输转换电路，第一采集器U1通过IIC接口与MCU进行双向数据传输，数据电平传输转换电路连接于第一采集器U1与MCU之间，用于电平转换；所述数据电平传输转换电路包括有第一转换电路与第二转换电路，第一转换电路与第二转换电路内设有若干晶体管；基于各晶体管之间的相互配合，可在实现电平转换的同时，实现替代了昂贵的隔离器件和隔离电源而降低成本、电路使用期间消耗低而降低使用成本的效果。

Description

一种数据电平传输转换电路

技术领域

本实用新型涉及电平转换技术领域，尤其是一种数据电平传输转换电路。

背景技术

随着大规模集成电路技术的发展，有越来越多的工业设备和产品涉及到数据传输技术。IIC通讯由于其具有因接口直接在组件上大大减小占用空间、减少电路板的空间和芯片管脚的数量以降低互联成本的优点，被广泛应用于MP3播放器、服务器计算、通信和网络等领域中。在其应用过程中，IIC通讯往往使用于多个模块之间，但其前提条件是必须使用在一个电压系统中。在不同的电压系统中，隔离通讯一般都是使用隔离器件和隔离电源，成本较高，且随着隔离器件的增加，其功耗也增加了使用成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数据电平传输转换电路。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种数据电平传输转换电路，应用于一电池管理系统中，所述电池管理系统包括有第一采集器U1、MCU以及数据电平传输转换电路，第一采集器U1通过IIC接口与MCU进行通讯，数据电平传输转换电路连接于第一采集器U1与MCU之间，用于电平转换；所述数据电平传输转换电路包括有第一转换电路与第二转换电路，第一转换电路与第二转换电路内设有若干晶体管。

优选的，所述第一转换电路连接于MCU的SCLH接口与SCL2接口之间，所述第二转换电路连接于MCU的SDAH接口与SDA2接口之间。

优选的，所述所述第一转换电路包括有与SCLH接口相连的第一晶体管Q5、与第一晶体管Q5集电极相连的第二晶体管Q7以及与第二晶体管Q7集电极相连的第一二极管D6，第一二极管D6的正极端与SCL2接口相连。

优选的，所述第一二极管D6正极端还连接有第一上拉电阻R10，所述第一上拉电阻R10另一端与VREG2接口相连；所述第一二极管D6与第二晶体管Q7集电极之间并连有一第一钳位二极管D7。

优选的，所述第二转换电路包括有第一传输电路以及第二传输电路。

优选的，所述第一传输电路与第二传输电路相并联。

优选的，所述第一传输电路包括有与SDAH接口相连的第三晶体管Q8、与第三晶体管Q8集电极相连的第四晶体管Q4、与第四晶体管Q4集电极相连的第五晶体管Q9、与第五晶体管Q9集电极相连的第二二极管D8，第二二极管D8的正极端与SDA2接口相连。

优选的，所述第二二极管D8正极端还连接有第二上拉电阻R12，所述第二上拉电阻R12另一端与VREG2接口相连；所述第二二极管D8与第五晶体管Q9集电极之间还并联有第二钳位二极管D9。

优选的，所述第二传输电路包括有与SDA2接口相连的第六晶体管D6、与第六晶体管D6集电极相连的第七晶体管Q3、与第七晶体管Q3集电极相连的第八晶体管Q10以及与第八晶体管Q10集电极相连的第三二极管D10，第三二极管D10的正极端与SDAH接口相连。

优选的，所述第三二极管D10的正极端还连接有第三上拉电阻R19，所述第三上拉电阻R19另一端与VREG1接口相连。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型使用晶体管电路替代昂贵的隔离器件和隔离电源，显著的降低了成本。

2、本实用新型电路在使用过程中，当IIC总线传输高电平时，电路功耗几乎为零，降低了使用成本，且尤其有利于应用于电池供电环境。

附图说明

图1是本实用新型的第一转换电路的结构示意图；

图2是本实用新型的第二转换电路的结构示意图；

图3是本实用新型的MCU的结构示意图；

图4是本实用新型的第一采集器的结构示意图；

图5是本实用新型的第二采集器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种数据电平传输转换电路，应用于一电池管理系统中，所述电池管理系统包括有第一采集器U1、MCU以及数据电平传输转换电路，第一采集器U1通过IIC接口与MCU进行通讯，数据电平传输转换电路连接于第一采集器U1与MCU之间，用于电平转换；所述数据电平传输转换电路包括有第一转换电路与第二转换电路，第一转换电路与第二转换电路内设有若干晶体管。

在本实用新型的一个实施例中，所述电池管理系统还包括有第二采集器U2，所述第二采集器U2通过IIC接口直接与MCU进行通讯。具体地，所述第一采集器U1连接有第一组电池，所述第二采集器U2连接有第二组电池，所述第一采集器U1与第二采集器U2用于采集电池信息并与MCU之间进行双向数据传输。所述MCU上设有第一IIC总线与第二IIC总线，所述MCU通过SDAH接口与SCLH接口、第一采集器U1通过SDA2接口与SCL2接口连接于第一IIC总线上，所述第一采集器U1输出高于MCU工作电压范围；所述MCU通过SDA接口与SCL接口、第二采集器U2通过SDA1接口与SCL1接口连接于第二IIC总线上，所述第二采集器U2输出与MCU工作电压范围适配。故此，需要在第一采集器U1与MCU之间设置所述数据电平传输转换电路进行电平转换以实现数据的正常传输。需要说明的是，所述第一采集器U1与第二采集器U2为同一型号的元器件。以所述第一采集器U1为例，所述第一采集器U1通过输入接口VC0-VC10与第一组电池相连，第一组电池由十块电池串联组成，所述第一采集器U1对第一组电池的输出电压进行采集并通过输出引脚4-5与数据电平传输转换电路相连，所述数据电平转换电路接收第一采集器U1输出的数据进行电平转换后传输给MCU，并可将MCU传输的信号通过电平转换传输给第一采集器U1。

进一步地，如图1、图2、图3所示，所述第一转换电路连接于MCU的SCLH接口与SCL2接口之间，所述第二转换电路连接于MCU的SDAH接口与SDA2接口之间。当所述SCLH接口输出高电平，所述SDAH接口输出电平由高电平向低电平变化时，表示起始信号，所述MCU与第一采集器U1间开启信号传输，当所述SCLH接口输出高电平，所述SDAH接口输出电平由低电平向高电平变化时，表示终止信号，所述MCU与第一采集器U1间停止信号传输；当所述SCLH接口处于低电平时，所述MCU处于等待状态，不进行数据传送。需要强调的是，在无数据传输情况下，所述SCLH接口与SDAH接口均默认为高电平。

进一步地，如图1、图3所示，所述第一转换电路包括有与SCLH接口相连的第一晶体管Q5、与第一晶体管Q5集电极相连的第二晶体管Q7以及与第二晶体管Q7集电极相连的第一二极管D6，第一二极管D6的正极端与SCL2接口相连。

进一步地，如图1、图3所示，所述第一二极管D6正极端还连接有第一上拉电阻R10，所述第一上拉电阻R10另一端与VREG2接口相连；所述第一二极管D6与第二晶体管Q7集电极之间并连有一第一钳位二极管D7。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，当所述SCLH接口为低电平时，此时Q5导通，经过第一电阻R21后Q7导通，此时SCL2接口端电压被拉低，由于有第一钳位二极管D7的钳位和第一二极管D6的压降抵消，所述SCL2接口端电平被拉低到其系统地V10电平上，也就是SCL2接口为低电平；当所述SCLH接口为高电平时，第一晶体管Q5截止，第二晶体管Q7截止，SCL2接口的电平被第一上拉电阻R10拉高到VREG2自身系统的高电平。由此实现SCL信号线的电平转换，且当所述SCLH接口为高电平时，第一晶体管Q5截止到第二晶体管Q7无电流通过，整个系统基本不耗电，从而减小了使用成本。

进一步地，如图2、图3所示，所述第二转换电路包括有第一传输电路以及第二传输电路。

进一步地，如图2、图3所示，所述第一传输电路与第二传输电路相并联。

进一步地，如图2、图3、图4所示，所述第一传输电路包括有与SDAH接口相连的第三晶体管Q8、与第三晶体管Q8集电极相连的第四晶体管Q4、与第四晶体管Q4集电极相连的第五晶体管Q9、与第五晶体管Q9集电极相连的第二二极管D8，第二二极管D8的正极端与SDA2接口相连。

进一步地，如图2、图3、图4所示，所述第二二极管D8正极端还连接有第二上拉电阻R12，所述第二上拉电阻R12另一端与VREG2接口相连；所述第二二极管D8与第五晶体管Q9集电极之间还并联有第二钳位二极管D9。

具体地，所述SDAH接口与所述SDA2接口间可进行双向数据传输。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，在所述SDAH接口向所述SDA2接口传输数据的过程中，当所述SDAH接口输出低电平时，所述第三晶体管Q8通过第二电阻R22、第三电阻R23形成回路，所述第二电阻R22一端与VREG1接口连接，所述第三晶体管Q8导通，经过第四电阻R18后第四晶体管Q4导通，VREG1接口输出的电压经第四晶体管Q4使得第五晶体管Q9导通，从而拉低SDA2接口端电压，另外由于有第二钳位二极管D9的钳位和第二二极管D8的压降抵消，所述SDA2接口端电平被拉低到其系统地V10电平上，也就是SDA2接口为低电平；当所述SDAH接口输出高电平时，所述第三晶体管Q8失电截止，第四晶体管Q4与第五晶体管Q9同样截止，所述SDA2接口的电平被第二上拉电阻R12拉到VREG2自身系统的高电平。由此实现SDAH接口向SDA2接口输出数据时的电平转换，且当所述SDAH接口为高电平时，第三晶体管Q8、第四晶体管Q4、第五晶体管Q9截止无电流通过，整个系统基本不耗电，从而减小了使用成本。

进一步地，如图2、图3、图4所示，所述第二传输电路包括有与SDA2接口相连的第六晶体管D6、与第六晶体管D6集电极相连的第七晶体管Q3、与第七晶体管Q3集电极相连的第八晶体管Q10以及与第八晶体管Q10集电极相连的第三二极管D10，第三二极管D10的正极端与SDAH接口相连。

进一步地，如图2、图3、图4所示，所述第三二极管D10的正极端还连接有第三上拉电阻R19，所述第三上拉电阻R19另一端与VREG1接口相连。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，在所述SDA2接口向所述SDAH接口传输数据的过程中，当所述SDA2接口输出低电平时，所述VREG2接口的电压经第五电阻R14、第六电阻R20到第六晶体管D6的基极，第六晶体管D6导通，经过第七电阻R13后第七晶体管Q3导通，VREG2接口输出的电压经第七晶体管Q3使得第八晶体管Q10导通，从而拉低SDAH接口端电压；当所述SDA2接口输出高电平时，所述第六晶体管D6、第七晶体管Q3、第八晶体管Q10失电截止，所述SDAH接口的电平被第三上拉电阻R19拉到VREG1自身系统的高电平。由此实现SDA2接口向SDAH接口输出数据时的电平转换，且当所述SDAH接口为高电平时，第六晶体管D6、七晶体管Q3、第八晶体管Q10截止无电流通过，整个系统基本不耗电，从而减小了使用成本。

具体地，本数据电平传输转换电路的工作过程如下：

所述数据电平传输转换电路应用于一电池管理系统中，所述电池管理系统包括有第一采集器U1、MCU以及数据电平传输转换电路，第一采集器U1通过IIC接口与MCU进行双向数据传输，数据电平传输转换电路连接于第一采集器U1与MCU之间，用于电平转换。在无数据传输情况下，所述SCLH接口与SDAH接口均默认为高电平。在数据传输时，所述SCLH接口输出低电平时，通过第一晶体管Q5以及第二晶体管Q7可将SCL2接口端电平拉低；所述SCLH接口输出高电平时，由于第一晶体管Q5以及第二晶体管Q7截止，可将SCL2接口端电平拉高，从而实现电平转换。在所述SDAH接口向所述SDA2接口传输数据的过程中，当所述SDAH接口输出低电平时，通过第三晶体管Q8、第四晶体管Q4以及第五晶体管Q9可将SDA2接口端电平拉低；当所述SDAH接口输出高电平时，由于第三晶体管Q8、第四晶体管Q4以及第五晶体管Q9截止，可将SDA2接口端电平拉高，从而实现电平转换。在所述SDA2接口向所述SDAH接口传输数据的过程中，当所述SDA2接口输出低电平时，通过第六晶体管D6、七晶体管Q3以及第八晶体管Q10可将SDAH接口端电平拉低；所述SDA2接口输出高电平时，由于第六晶体管D6、七晶体管Q3以及第八晶体管Q10截止，可将SDAH接口端电平拉高，从而实现电平转换。基于以上晶体管之间的相互配合，可实现SCLH接口与SCL2接口、SDAH接口与SDA2接口之间的电平转换，晶体管替代了昂贵的隔离器件和隔离电源从而降低了成本，同时，在SCLH接口与SDAH接口传输高电平期间，该转换电路中消耗基本为0，从而降低了使用成本，且尤其有利于应用于电池供电环境。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种数据电平传输转换电路，其特征在于：应用于一电池管理系统中，所述电池管理系统包括有第一采集器U1、MCU以及数据电平传输转换电路，第一采集器U1通过IIC接口与MCU进行双向数据传输，数据电平传输转换电路连接于第一采集器U1与MCU之间，用于电平转换；所述数据电平传输转换电路包括有第一转换电路与第二转换电路，第一转换电路与第二转换电路内设有若干晶体管。

2.根据权利要求1所述的数据电平传输转换电路，其特征在于：所述第一转换电路连接于MCU的SCLH接口与SCL2接口之间，所述第二转换电路连接于MCU的SDAH接口与SDA2接口之间。

3.根据权利要求1所述的数据电平传输转换电路，其特征在于：所述第一转换电路包括有与SCLH接口相连的第一晶体管Q5、与第一晶体管Q5集电极相连的第二晶体管Q7以及与第二晶体管Q7集电极相连的第一二极管D6，第一二极管D6的正极端与SCL2接口相连。

4.根据权利要求3所述的数据电平传输转换电路，其特征在于：所述第一二极管D6正极端还连接有第一上拉电阻R10，所述第一上拉电阻R10另一端与VREG2接口相连；所述第一二极管D6与第二晶体管Q7集电极之间并连有一第一钳位二极管D7。

5.根据权利要求1所述的数据电平传输转换电路，其特征在于：所述第二转换电路包括有第一传输电路以及第二传输电路。

6.根据权利要求5所述的数据电平传输转换电路，其特征在于：所述第一传输电路与第二传输电路相并联。

7.根据权利要求5所述的数据电平传输转换电路，其特征在于：所述第一传输电路包括有与SDAH接口相连的第三晶体管Q8、与第三晶体管Q8集电极相连的第四晶体管Q4、与第四晶体管Q4集电极相连的第五晶体管Q9、与第五晶体管Q9集电极相连的第二二极管D8，第二二极管D8的正极端与SDA2接口相连。

8.根据权利要求7所述的数据电平传输转换电路，其特征在于：所述第二二极管D8正极端还连接有第二上拉电阻R12，所述第二上拉电阻R12另一端与VREG2接口相连；所述第二二极管D8与第五晶体管Q9集电极之间还并联有第二钳位二极管D9。

9.根据权利要求5所述的数据电平传输转换电路，其特征在于：所述第二传输电路包括有与SDA2接口相连的第六晶体管D6、与第六晶体管D6集电极相连的第七晶体管Q3、与第七晶体管Q3集电极相连的第八晶体管Q10以及与第八晶体管Q10集电极相连的第三二极管D10，第三二极管D10的正极端与SDAH接口相连。

10.根据权利要求9所述的数据电平传输转换电路，其特征在于：所述第三二极管D10的正极端还连接有第三上拉电阻R19，所述第三上拉电阻R19另一端与VREG1接口相连。

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