基于1-Wire双向电平转换器(1.8V-5V)设计方法

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引言
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
波形测量/测试结果
图2至图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 < 15&mu;s。


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


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。