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Reference Design of a 1-Wire® Bidirectional Voltage-Level Translator for 1.8V to 5V

参考设计免责声明 参照  重要声明和免责声明  涵盖参考设计和其他Maxim资源

描述

FPGA、微处理器、DS2482-100和DS2480B是常见的1-Wire主机器件。1-Wire/iButton®从器件由Maxim生产,该系列器件的典型工作电压为2.8V至5.25V。过去,传统的1-Wire主机和从器件均采用5V漏极开路逻辑。

现在,设计人员需要1-Wire主机IO提供1.8V的漏极开路逻辑。而大部分1-Wire从器件可以安全地工作在5V,它们中的绝大多数无法工作在1.8V。需要一个双向电平转换器克服这种限制。本参考设计(RD)采用Maxim®的MAX3394E双向电平转换器,用于解决这类应用中的问题。

电平转换器

MAX3394E双向电平转换器采用8引脚、3mm x 3mm TDFN封装。借助其内部摆率增强电路,可理想用于大电容负载驱动。1-Wire从器件电容负载通常大于500pF。MAX3394E的VCC I/O引脚具有±15kV HBM (人体模式)静电保护,为1-Wire主机提供保护。1-Wire总线通常用于连接外部世界,HBM保护是基本需求。推荐在上拉电阻(R3)、可选择的强上拉电路以及1-Wire从器件处使用DS9503P以增强ESD保护。

应用电路

图1所示电路利用MAX3394E实现1.8V至5V双向电平转换,系统采用漏极开路端口。


图1. 1-Wire双向电平(1.8V至5V)转换器电路原理图,注意,引脚I/O VL和I/O VCC具有10kΩ内部上拉。

该参考设计的BOM (材料清单)如表1所示。

表1. 材料清单

Item Quantity Reference Part Manufacturer Part Number
1 1 C1 1.0µF 0402 Panasonic ECJ-0EB0J105M
2 2 C2, C3 0.1µF 0201 Panasonic ECJ-ZEB0J104K
3 1 Q1 BSS84-7-F Diodes, Inc/Zetex BSS84-7-F
4 1 R1 33Ω 0201 Panasonic ERJ-1GEJ330C
5 1 R2 10kΩ 0402 Panasonic ERJ-2RKF1002X
6 1 R3 1kΩ 0402 Panasonic ERJ-2RKF1001X
7 1 R4 2.2kΩ 0402 Panasonic ERJ-2RKF2201X
8 2 CH1, CH2 TEST POINT N/A N/A
9 1 U1 MAX3394E Maxim MAX3394EETA+

 

波形测量/测试结果

图2图5是对评估电路板进行测试得到的结果。

测试条件为:

  • VL = 1.8V
  • VCC = 5.0V
  • CH1:1-Wire主机(OW_MASTER)
  • CH2:DS1920 (OW_SLAVE)
  • OW_SLAVE线长:2.4米,最大值。
  • 测试时没有使用图1中可选择的强上拉电路。
  • 仅在室温下测量。


图2. 从1-Wire复位波形可以看出MAX3394E的性能,在线应答脉冲幅度不超过250mV,低于典型1-Wire主机VIL的0.4V最大电压。


图3. 1-Wire写操作波形,写“1”时隙,tLOW1 < 15µs。


图4. 1-Wire写操作波形,写“0”时隙,60µs < tLOW0 < 120µs。


图5. 1-Wire读操作波形,1-Wire从机漏极开路端口返回的读“0”时隙,电平低于典型1-Wire主机VIL的0.4V最大值。

结论

该参考设计用于实现1.8V至5V 1-Wire双向电平转换,驱动典型的1-Wire从器件。本文介绍了设计电路的搭建与测试,给出了电路原理图、BOM及典型测试波形。

Icon

设计, 制作, 测试

图中的电路板已经完成封装和测试。不可售。

 

Maxim设备 (24)

器件号 名称 产品线 购买 设计套件和评估模块
DS1972 iButton 1024位EEPROM 存储器产品 立即购买 Not Available
DS1961S 带有SHA-1引擎的iButton 1Kb EEPROM 存储器产品 立即购买 Not Available
DS1971 iButton 256位EEPROM 存储器产品 立即购买 Not Available
DS1920 iButton温度记录仪 iButton 立即购买 Not Available
DS1822 经济型、1-Wire数字温度计 传感器 立即购买 Not Available
DS18B20-PAR 1-Wire寄生供电数字温度计 传感器 立即购买 Not Available
DS1973 iButton 4K位EEPROM 存储器产品 立即购买 Not Available
DS1922T iButton温度记录器,带有8KB数据记录存储器 数据记录器 立即购买 Not Available
DS1922L iButton温度记录器,带有8KB数据记录存储器 数据记录器 立即购买 Not Available
DS1977 iButton 32K字节EEPROM 存储器产品 立即购买 Not Available
DS28E04-100 4096位、可寻址、1-Wire EEPROM,带有PIO 存储器产品 立即购买 Not Available
DS28E01-100 1Kb、保护型1-Wire EEPROM,带有SHA-1引擎 安全认证器件 立即购买 Design Kits
DS2450 四路、1-Wire A/D转换器 模/数转换器(ADC) 立即购买 Not Available
DS2432 1Kb、保护型1-Wire EEPROM,带有SHA-1引擎 存储器产品 立即购买 Not Available
DS2431 1024位1-Wire EEPROM 存储器产品 立即购买 Design Kits
MAX3394E ±15kV ESD保护、大电流驱动、双/四/八通道电平转换器,带有加速电路 电平转换器 立即购买 Design Kits
DS28EA00 1-Wire数字温度计,具有顺序检测和PIO 传感器 立即购买 Design Kits
DS28EC20 20Kb 1-Wire EEPROM 存储器产品 立即购买 Design Kits
DS18S20 1-Wire寄生供电数字温度计 传感器 立即购买 Not Available
DS18S20-PAR 寄生供电数字温度计 传感器 立即购买 Not Available
DS18B20 分辨率可编程设置的1-Wire数字温度计 传感器 立即购买 Design Kits
MAX31826 带有1Kb可锁存EEPROM的1-Wire数字温度传感器 传感器 立即购买 Design Kits
MAX31820 1-Wire环境温度传感器 传感器 立即购买 Not Available
MAX31820PAR 传感器 立即购买 Not Available

Maxim设备 (24)

器件号 产品线
存储器产品
iButton 1024位EEPROM
Not Available
存储器产品
带有SHA-1引擎的iButton 1Kb EEPROM
Not Available
存储器产品
iButton 256位EEPROM
Not Available
iButton
iButton温度记录仪
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传感器
经济型、1-Wire数字温度计
Not Available
传感器
1-Wire寄生供电数字温度计
Not Available
存储器产品
iButton 4K位EEPROM
Not Available
数据记录器
iButton温度记录器,带有8KB数据记录存储器
Not Available
数据记录器
iButton温度记录器,带有8KB数据记录存储器
Not Available
存储器产品
iButton 32K字节EEPROM
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存储器产品
4096位、可寻址、1-Wire EEPROM,带有PIO
Not Available
安全认证器件
1Kb、保护型1-Wire EEPROM,带有SHA-1引擎
模/数转换器(ADC)
四路、1-Wire A/D转换器
Not Available
存储器产品
1Kb、保护型1-Wire EEPROM,带有SHA-1引擎
Not Available
存储器产品
1024位1-Wire EEPROM
电平转换器
±15kV ESD保护、大电流驱动、双/四/八通道电平转换器,带有加速电路
传感器
1-Wire数字温度计,具有顺序检测和PIO
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1-Wire寄生供电数字温度计
Not Available
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寄生供电数字温度计
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