1-Wire®双向电平转换器(1.8V至5V)参考设
1-wire®双向电平转换器(1.8v至5v)参考设计
设计人员要求1-wire主机io采用漏极开路架构，工作在1.8v。而多数1-wire从器件无法工作在1.8v。本应用笔记介绍了实现1.8v 1-wire主机与5v 1-wire从器件之间电平转换的参考设计(rd)。该参考设计用于驱动典型的1-wire从器件，利用max3394e电平转换器实现电平转换。
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 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 < 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。
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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。
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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
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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。
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