一.起因

一般在消费电路的元器件之间，不同的器件IO的电压是不同的，常规的有5V，3.3V，1.8V等。当器件的IO电压一样的时候，比如都是5V，都是3.3V，那么其之间可以直接通讯，比如拉中断，I2C data/clk 脚双方直接通讯等。当器件的IO电压不一样的时候，就需要进行电平转换，不然无法实现高低电平的变化。

二.电平转换电路

常见的有几种电平转换电路，适用于不同的场景。

• 一、二极管电平转换

• 二、三极管电平转换

• 三、MOS电平转换

• 四、电平转换芯片

1.二级管：

当A口为高电平的时候(5V)，此时二极管截止，B端由于接了上拉电阻，所以电平为3.3V(高)

当A口为低电平的时候(0V)，此时二极管导通，B端的电平电压为0(低)

这样就实现了A端io对B端io电压的控制，弊端就是这种接法只能A端控制B端，无法双向控制。也就是高电压向低电压转换，不适合低电压向高电压转换

原理分析：

当MCU-TX为高电平，二极管D1截止，BLUE-RX接电源3V3上拉电阻，此时BLUE-RX电平控制在3V3高电平，MCU-TX为5V高电平；

当MCU-TX为低电平，二极管D1导通，BLUE-RX接入低电平，此时BLUE-RX低电平，MCU-TX为低电平；

2.三极管：

正向转换：

当A口为低电压(0V)时，三极管导通，B口的电压也为低电压(0V)。

当A口为高时，三极管截止，B口的电压被3.3V上拉为高电压。

反向转换：

当A口为高时，三极管导通，B口的电压也为低电压(0V)。

当A口为低电压(0V)时，三极管截止，B口的电压被3.3V上拉为高电压。

这样就实现了A端io对B端io电压的控制，弊端就是这种接法只能A端控制B端，无法双向控制。也就是高电压向低电压转换，不适合低电压向高电压转换。相较于二极管的转换电路，三极管可以支持较小IO驱动能力的芯片。

3.MOS管转换电路

MOS电平转换支持双向转换，一般用于i2c等通讯场景较多，如下：

1.当MCU_SCL为高的时候，Q4 mos管的Vgs < 0，MOS管截止，SCL被上拉拉高

2.当MCU_SCL为低的时候，Q4 mos管的Vgs > 0，MOS管导通，SCL被拉低

3.当SCL为高时，Q4 mos管状态不变，维持截止，那么MCU_SCL为低

3.当SCL为低时，Q4 mos管状态不变，维持截止，但是mos管内部的体二极管把MCU_SCL拉低，此时Q4 mos管导通，进一步拉低MCU_SCL。

4.电平转换芯片

这一种方式就因供应商差异了，一般对转换频率有高要求时，会用到第三方电平转换芯片

• 电平转换范围广：VCC(A): 1.65 V to 3.6 V and VCC(B): 2.3 V to 5.5 V

• 最大数据速率：50 Mbps

• 多种封装

• 转换通道数：4

• 主要适用于：I2C，UART，GPIO 等

典型应用如下：

图4 NTS0104 典型应用