#申请原创# @21小跑堂
在项目开发中，电平不匹配是经典问题。我最近基于 STM32F103CBT6 的一个项目，驱动数码管的时候就遇到了类似的问题，就因 3.3V 与 5V 不同电平转换的经验分享给大家。
STM32F103CBT6 作为主控，采用 3.3V 标准供电；数码管驱动选用天微 TM3130，这款芯片自带段选锁存和恒流驱动，能大幅简化电路，但它的供电和信号输入需要 5.5V 电平。如下图，我直接将 STM32 的 GPIO 引脚与 TM3130 的控制端DO/DIN直连。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)]
查手册的时候才看到，TM3130 的高电平阈值为供电电压的 70%，即 5.5V 供电时需达到 3.85V 以上才算有效高电平。而 STM32F103 的 GPIO 高电平输出典型值仅 3.3V，虽接近阈值但受线路压降和电源波动影响，很容易低于有效电平，导致驱动芯片误判信号。直连方案虽简单，却完全忽略了电平阈值的硬性要求，只能果断放弃。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)]
第一轮优化我选择了最易获取的 NPN 三极管方案，核心思路是利用三极管的开关特性实现电平抬升。电路设计很简洁：STM32 输出引脚通过 1kΩ 限流电阻接三极管基极，三极管发射极接地，集电极接 5.5V 上拉电阻后再连 TM3130 控制端。当 STM32 输出 3.3V 高电平时，三极管导通，集电极拉低至接近 0V（低电平）；当 STM32 输出低电平时，三极管截止，集电极通过上拉电阻输出 5V 高电平 —— 刚好实现反向电平转换，适配 TM3130 的信号需求。这个地方还有一个地方可以优化，应该在三极管的基级和发射极之间加一个10K电阻，这样可以有效避免静电或者一些干扰信号。
这个方案有个问题是，电平逻辑是反的，即单片机输出高电平，实际芯片接受到的是低电平，对于通信协议会有影响。于是为了实现电平同向，有了第二轮优化，这次的优化目的是为了让电平方向一致。如下图，通过MOS 管 AO3400实现双向电平转换。
- 当 STM32 输出高电平（3.3V）时，Q5 栅极（G）电压为 3.3V，源极（S）接3.3V，Vgs=0，不满足 N 沟道 MOS 管导通条件（V_GS>Vth，AO3400 阈值约 1~2V），Q5 不导通，漏极（D）被拉高至5.5V；
- 当 STM32 输出低电平（0V）时，Q5 栅极（G）电压为 3.3V，源极（S）接0V，Vgs=3.3V，满足 N 沟道 MOS 管导通条件（V_GS>Vth，AO3400 阈值约 1~2V），Q5 导通，漏极（D）被拉低至0V；。Q6也是同理。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)] 各位同行若也遇到 3.3V 与 5V 的电平转换问题，不妨参考我的经历，根据实际需求灵活选型。如果大家有更巧妙的方案，也欢迎在评论区交流分享。
|
本帖子中包含更多资源
您需要 登录 才可以下载或查看，没有账号？注册
×
|
