高压差信号双向转换电路制造技术

本申请涉及一种高压差信号双向转换电路，其包括：第一数据接口，用于输出第一数据信号；第二数据接口，用于输出第二数据信号；第一电压输出单元，连于第二数据接口，用于输出第一预设电压信号，第一数据信号和第一预设电压信号的电压适配于外部设备；第二电压输出单元，连于第一数据接口，用于输出第二预设电压信号，第二数据信号和第二预设电压信号的电压适配于主控制器；第一单向开关单元，用于基于低电平的第一数据信号控制第一电压输出单元短接于第二数据接口；第二单向开关单元，用于基于低电平的第二数据信号控制第二电压输出单元短接于第二数据接口。本申请能够实现IIC通信下主控制器与外设之间的单线双向传输数据线的可靠通信。线的可靠通信。线的可靠通信。

【技术实现步骤摘要】
高压差信号双向转换电路


[0001]本申请涉及通信
，尤其是涉及一种高压差信号双向转换电路。

技术介绍

[0002]在一些电子产品设计时，会出现主控制器（比如车辆内搭载的CPU）的工作电压为低电压（比如1.8V），而一些用于与主控制器连接并接收主控制器控制的外部设备工作的工作电压为高电压（比如5V）。对于车载系统，主控制器和外部设备之间的通信采用IIC标准，IIC的数据线是单线双向传输通信，但是当IIC的发送和接收设备出现电压不匹配的时候，则无法正常传输数据的。
[0003]为了解决这个问题，常规的做法是在主控制器和外部设备之间设置电平转换芯片，实现在两根ICC数据线之间的高低电平信号转换，从而实现数据的双向通讯。但是，随着贸易战等外部环境因素的影响，进口芯片采购遇到较大不可控风险，该解决方案越来越难以满足车载电子产品的设计需求。

技术实现思路

[0004]为了实现IIC通信下低工作电压的主控制器与高工作电压的外部设备之间的单线双向传输数据线的可靠通信，本申请提供一种高压差信号双向转换电路。
[0005]本申请提供的一种高压差信号双向转换电路，采用如下的技术方案：一种高压差信号双向转换电路，包括：第一数据接口，用于输出电压适配于主控制器的第一数据信号；第二数据接口，用于输出电压适配于外部设备的第二数据信号；第一电压输出单元，连于第一数据接口，用于输出第一预设电压信号，所述第一预设电压信号的电压适配于主控制器；第二电压输出单元，连于第二数据接口，用于输出第二预设电压信号，所述第二预设电压信号的电压适配于外部设备；第一单向开关单元，用于获取第一数据信号并基于低电平的第一数据信号控制第一电压输出单元短接于第二数据接口，基于高电平的第一数据信号控制第一电压输出单元断路于第二数据接口；第二单向开关单元，用于获取第二数据信号并基于低电平的第二数据信号控制第二电压输出单元短接于第一数据接口，基于高电平的第二数据信号控制第二电压输出单元断路于第一数据接口。
[0006]通过采用上述技术方案，当第一数据接口输出低电平的第一数据信号时，第一单向开关单元发生导通，此时第一电压输出单元短接于第一数据接口。由于低电平的第一数据接口表现为灌电流状态，因此第二电压输出单元的输出端被拉低为低电平，同理，第二数据接口的电平被拉低为低电平，从而实现了第一数据接口到第二输出接口的低电平信号传输。
[0007]当第一数据接口输出高电平的第一数据信号时，第一单向开关单元断开，第二电压输出单元输出第二预设电压信号，从而使得第二数据接口的电压上拉为高电平，从而实现了第一数据接口到第二输出接口的高电平信号的转换。
[0008]当第二数据接口输出低电平的第二数据信号时，第二单向开关单元发生导通，此时第二电压输出单元短接于第二数据接口。由于低电平的第二数据接口表现为灌电流状态，因此第一电压输出单元的输出端被拉低为低电平，同理，第一数据接口的电平被拉低为低电平，从而实现了第二数据接口到第一输出接口的低电平信号传输。
[0009]当第二数据接口输出高电平的第二数据信号时，第二单向开关单元断开，第一电压输出单元输出第一预设电压信号，从而使得第一数据接口的电压上拉为高电平，从而实现了第二数据接口到第一输出接口的高电平信号的转换。
[0010]可选的，该高压差信号双向转换电路还包括：第三电压输出单元，用于输出电压适配于外部设备的第三预设电压信号；第四电压输出单元，用于输出电压适配于主控制器的第四预设电压信号；第一触发上拉单元，用于基于高电平的第一数据信号触发控制第三电压输出单元与第二数据接口发生第一预设时长的导通，所述第一触发上拉单元隔离第一数据信号和第三预设电压信号；第二触发上拉单元，用于基于高电平的第二数据信号触发控制第四电压输出单元与第一数据接口发生第二预设时长的导通，所述第二触发上拉单元隔离第二数据信号和第四预设电压信号。
[0011]通过采用上述技术方案，由于电路的内部通常会设置有电容，当第一单向开关单元断开时，第二电压输出单元会经过一小段时间才能恢复到第二预设电压的电平。因此设置第一触发上拉单元，第一触发上拉信号可以检测到高电平的第一数据信号的上升沿，从而短暂导通第三电压输出单元和第二数据接口，提高了对第二数据接口电平上升的驱动能力。
[0012]同理，当第二单向开关单元断开时，第一电压输出单元会经过一小段时间才能恢复到第一预设电压的电平。因此设置第二触发上拉单元，第二触发上拉信号可以检测到高电平的第二数据信号的上升沿，从而短暂导通第四电压输出单元和第一数据接口，提高了对第一数据接口电平上升的驱动能力。
[0013]可选的，所述第一单向开关单元包括：第一偏置电源，第一预设电压信号所述第一偏置电源的输出电压不高于第一预设电压信号的电压；第一开关，所述第一开关上设置有使能端、输入端和输出端，所述第一开关的使能端连于所述第一偏置电源，所述第一开关的输入端连于所述第二数据接口，所述第一开关的输出端连于所述第一数据接口，所述第一开关比较第一偏置电源的输出电压值与第一预设电压信号电压值的相对大小，若第一偏置电源的输出电压值与第一预设电压信号电压值之差小于等于第一阈值，则第一开关断开，反之，则所述第一开关的输入端和输出端导通。
[0014]可选的，所述第一开关为NPN三极管Q1，所述第一开关的基极为使能端，集电极为输入端，发射极为输出端。
[0015]通过采用上述技术方案，NPN三极管Q1的导通条件为基极的电平与发射极的电平
之差大于截止电压，第一阈值可设定为该NPN三极管Q1对应的截止定压的大小。
[0016]可选的，所述第二单向开关单元包括：第二偏置电源，所述第二偏置电源的输出电压不高于第二预设电压信号的电压；第二开关，所述第二开关上设置有使能端、输入端和输出端，所述第二开关的使能端连于所述第二偏置电源，所述第二开关的输入端连于所述第一数据接口，所述第二开关的输出端连于所述第二数据接口，所述第二开关比较第二偏置电源的输出电压值与第二预设电压信号电压值的相对大小，若第二偏置电源的输出电压值与第二预设电压信号电压值之差小于等于第二阈值，则第二开关断开，反之，则所述第二开关的输入端和输出端导通。
[0017]可选的，所述第二开关为NPN三极管Q4，所述第二开关的基极为使能端，集电极为输入端，发射极为输出端。
[0018]通过采用上述技术方案，NPN三极管Q4的导通条件为基极的电平与发射极的电平之差大于截止电压，第二阈值可设定为该NPN三极管Q4对应的截止定压的大小。
[0019]可选的，所述第一触发上拉单元包括：第一高电平触发启动单元，连于第一数据接口，并基于获取到的第一数据信号的上升沿而发生第一预设时长的导通；第一隔离开关单元，连于第一高电平触发启动单元，并基于经过第一高电平触发启动单元的第一数据信号导通第三电压输出单元与第二数据接口，其中第一隔离开关单元隔离第一数据信号和第三预设电压信号。
[0020]可选的，所述第二触发上拉单元包括：第二高电平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压差信号双向转换电路，其特征在于，包括：第一数据接口(101)，用于输出电压适配于主控制器的第一数据信号；第二数据接口(102)，用于输出电压适配于外部设备的第二数据信号；第一电压输出单元(201)，连于第一数据接口(101)，用于输出第一预设电压信号，所述第一预设电压信号的电压适配于主控制器；第二电压输出单元(202)，连于第二数据接口(102)，用于输出第二预设电压信号，所述第二预设电压信号的电压适配于外部设备；第一单向开关单元(301)，用于获取第一数据信号并基于低电平的第一数据信号控制第一电压输出单元(201)短接于第二数据接口(102)，基于高电平的第一数据信号控制第一电压输出单元(201)断路于第二数据接口(102)；第二单向开关单元(302)，用于获取第二数据信号并基于低电平的第二数据信号控制第二电压输出单元(202)短接于第一数据接口(101)，基于高电平的第二数据信号控制第二电压输出单元(202)断路于第一数据接口(101)。2.根据权利要求1所述的高压差信号双向转换电路，其特征在于，还包括：第三电压输出单元(203)，用于输出电压适配于外部设备的第三预设电压信号；第四电压输出单元(204)，用于输出电压适配于主控制器的第四预设电压信号；第一触发上拉单元(401)，用于基于高电平的第一数据信号触发控制第三电压输出单元(203)与第二数据接口(102)发生第一预设时长的导通，所述第一触发上拉单元(401)隔离第一数据信号和第三预设电压信号；第二触发上拉单元(402)，用于基于高电平的第二数据信号触发控制第四电压输出单元(204)与第一数据接口(101)发生第二预设时长的导通，所述第二触发上拉单元(402)隔离第二数据信号和第四预设电压信号。3.根据权利要求1所述的高压差信号双向转换电路，其特征在于，所述第一单向开关单元(301)包括：第一偏置电源，所述第一偏置电源的输出电压不高于第一预设电压信号的电压；第一开关，所述第一开关上设置有使能端、输入端和输出端，所述第一开关的使能端连于所述第一偏置电源，所述第一开关的输入端连于所述第二数据接口(102)，所述第一开关的输出端连于所述第一数据接口(101)，所述第一开关比较第一偏置电源的输出电压值与第一预设电压信号电压值的相对大小，若第一偏置电源的输出电压值与第一预设电压信号电压值之差小于等于第一阈值，则第一开关断开，反之，则所述第一开关的输入端和输出端导通；可选的，所述第一开关为NPN三极管Q1，所述第一开关的基极为使能端，集电极为输入端，发射极为输出端；和/或，所述第二单向开关单元(302)包括：第二偏置电源，所述第二偏置电源的输出电压不高于第二预设电压信号的电压；第二开关，所述第二开关上设置有使能端、输入端和输出端，所述第二开关的使能端连于所述第二偏置电源，所述第二开关的输入端连于所述第一数据接口(101)，所述第二开关的输出端连于所述第二数据接口(102)，所述第二开关比较第二偏置电源的输出电压值与第二预设电压信号电压值的相对大小，若第二偏置电源的输出电压值与第二预设电压信号电压值之差小于等于第二阈值，则第二开关断开，反之，则所述第二开关的输入端和输出端
导通；可选的，所述第二开关为NPN三极管Q4，所述第二开关的基极为使能端，集电极为输入端，发射极为输出端。4.根据权利要求2所述的高压差信号双向转换电路，其特征在于，所述第一触发上拉单元(401)包括：第一高电平触发启动单元(4011)，连于第一数据接口(101)，并基于获取到的第一数据信号的上升沿而发生第一预设时长的导通；第一隔离开关单元(4012)，连于第一高电平触发启动单元(4011)，并基于经过第一高电平触发启动单元(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄维权，
申请(专利权)人：黄维权，
类型：发明
国别省市：