Farklı Voltaj (5V – 3.3V) Seviyesindeki Digital Blokları Sürme

Amaç : 3.3V luk mikrocontroller ile 5V ile sürülebilen LCD yi fazla lehimleme ya da kablolama yapmadan kontrol edebilmek.

Hepiniz 3.3V luk system ile 5V luk devreye veya 5V luk system ile 3.3V luk sisteme bağlanmak durumunda kalmış olabilirsiniz veya ileride bu tarz bir ihtiyaçla karşı karşıya kalabilirsiniz. Genellikle I2C master ve slave modülleri için bu durumlara ihtiyaç duyuluyor olsa da çok farklı bir durum için bu gereksinimi duyabilirsiniz. Bu durum için farkettiğim olası birden çok çözümü kısaca bahsedeceğim ve bir tanesi üzerinden uygulama notlarını ve sonuçlarını aktararak konuyu özetlemeye çalışacağım.

Böyle bir dönüştürme işlemini gerçekleştirebilmek için aslında bir çok seçeneğiniz var. Örneğin Figure 1’deki gibi bir mosfet kullanarak çift yönlü bir dönüştürme sağlayabilirsiniz. Veya 3.3V luk bir zener diot kullanarak çözüm üretebilirsiniz. Fakat bu kısma çok fazla ayrıntılı değinmeyeceğim. Fakat şu uygulama notunu inceleyerek araştırmayı kendiniz derinleştirebilirsiniz : http://www.nxp.com/documents/application_note/AN10441.pdf

Figure 1: 3.3V ile 5V luk seviye arasında dönüştürme devresi

Elimdeki proje açısından çok hızlı çözümlemem gereken bir kısmı oluşturduğundan seçenekleri gereksinimlerimize göre detaylıca inceledim. İngiltere’de yaşadığımdan en hızlı kargoyu sağlayan alıcıdan Figure 2’deki gibi “Adafruit 8-channel Bi-directional Logic Level Converter” diye isimlendirilen adafruit ürünün alımını yapmaya karar verdim.  Ürün linki : http://www.ebay.co.uk/itm/161362083543. Dediğim gibi süre çok önemli olduğundan çok daha masrafsız çözümlerle ilgilenmeye zamanım olmadığımdan bu tercihte bulundum.

Figure 2: Adafruit 8-kanallı çift yönlu logic seviye dönüitürme kartı

Bahsi geçen kit içerisinde TI firmasina ait TXB0108, 8-Bit Bidirectional Voltage-Level Translator entegresini kullanmaktadır. Zamanınız ve SMD paketi lehimleme imkanınız var ise çok daha ucuza TXB010x ailesinden bir ürün, ya da benzer işlevi gören Figure 3’teki gibi 74LVC4245A alıp kendi dönüştürücünüzü oluşturabilirsiniz. Fakat halihazırda ben 74LVC4245A ya da TXB010x ailesi entegrelerinin DIP paketlerini piyasada malesef bulamadım. SMD lehimleme imkanım ve zamanım olmadığını düşündüğümden adafruit kiti ile problemi çözmeye karar verdim.

Figure 3: Yaygın kullanılan diğer logic seviye dönüştürme komponenti : 74LVC4245A

TXB010x ailesinde x rakamı entegredeki kanal sayısını göstermektedir. Örneğin, TXB0102 iki kanallı, TXB0104 dört kanallı ve nihayet benim de kullanımını göstereceğim TXB0108 sekiz kanala sahiptir. Bu ailenin entegrelerinin en önemli özelliği dönüştürme yönünü sizin belirtmenize gerek kalmadan otomotik olarak anlayabilmesidir. Örneğin 74LVC4245A entegresinde 1 numaralı pin ile A dan B’ye ya da B’den A’ya donusturme yapacaginizi belirtmeniz gerekiyor. TXB010x ile anahtarlama hızı 10 MHz ler seviyesine kadar rahatlıkla problem çıkarmamaktadır.
Diğer yandan kitteki OE (Output Enable) pini Vcca yapılarak çıkış aktif edilmekte veya GND yapılarak çıkış pasif edilmektedir.
Benim başlangıçtaki amacım STM32F4Discovery kiti ile 5V luk bir LCD yi sürebilmek olduğundan LCD yi direkt kontrol etmeye başlamadan verdiğim girişlere karşı beklenen çıkışları alabilip alabilemediğimi test ettim. Figure 4’te gösterdiğim gibi düşük voltajlı tarafa 3V verdiğimde görece yüksek gerilimli tarafta 5V alıyorum ki yapmak istediğimiz de tam da buydu.

Figure 4: Adafruit test bağlantı şeması

Testleri yapılmış olup Figure 5’teki datasheete uygun bir çıkış elde edildiği görülmüştür.

Figure 5: TXB0108 Giriş-Çıkış Değişim Grafiği

Faydalanılabilecek Bağlantılar :

TXB0108 datasheet :

http://www.ti.com/product/txb0108  http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=txb0108&fileType=pdf

74LVC4245A datasheet :

http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74LVC4245A.pdf

Adafruit ürünü:

https://www.adafruit.com/products/395

http://www.adafruit.com/datasheets/txb0108appnote.pdf

İbrahim Öztürk / Elektronik Mühendisi / York – UK
www.ozturkibrahim.com