Convertidor de nivel lógico pequeño 3.3V a 5V [cerrado]

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Estoy trabajando en un proyecto de grupo pequeño de 25 unidades usando controladores ESP-12F que necesito para que quepan en un espacio relativamente reducido. El proyecto se comunica con algunos LED WS2812b y toma una fuente de alimentación de 5 V debido al brillo necesario. Me puse un poco en la cabeza porque sé lo suficiente como para ser peligroso, pero no he hecho tanta soldadura desde finales de los 90.

El ESP8266 en el ESP-12F genera una salida de la lógica de 3.3 V, y aunque este "puede" funciona en los LED WS2812B, está fuera de especificaciones y he encontrado que es muy delicado, por lo que tengo que mejorar la lógica a 5V (técnicamente 3.5 para cumplir con las especificaciones del LED, pero eso significaría manejar un tercer voltaje).

Los datos del LED WS2812B toman 1uA al 70% de la entrada del LED VDD de 5 V (mínimo de 3.5 voltios en lógica) por especificación, velocidad de datos de 800 kbps con un aumento y una caída requeridos para cada bit y datos de bits determinados por la duración alta, por lo que la conmutación debe estar en 0.4us como el mínimo requerido para voltear. La latencia no es un problema siempre que la sincronización entre los cambios esté bien. Las especificaciones para considerar el nivel de línea bajo requieren un voltaje por debajo del 30% del voltaje de entrada del LED de 5V, o 1.5V. si suelto VDD para que el 70% sea 3.3v o menos (4.7V VDD), pierdo el brillo que necesita.

He encontrado un montón de desplazadores de nivel lógico multicanal en las placas, pero tienen un tamaño de placa de 15 mm o más. También he encontrado buffers que no se invierten, y he encontrado que necesito una versión TC para manejar la entrada a 3.3v y la salida a cinco, pero el paquete TSOP-5 (SMC de 0.65 mm de paso de pines) está un poco más allá de mi capacidad para Soldadura a alambres a mano. Es posible que pueda hacer un paquete SOT-23 a mano, pero no estoy seguro, y no encontré dicho paquete con las especificaciones lógicas adecuadas en ningún lugar. Desde allí parece saltar a DIP14 con 4+ canales, que es demasiado grande para encajar en el proyecto.

¿Hay alguna buena manera de hacer que la salida de 3.3 v del ESP-12F se aumente a 5 V para las líneas de datos LED, pero en un paquete que está en algún lugar entre el TSOP-5 demasiado pequeño y el demasiado grande? ¿Tablero de 12x15mm? Estoy abierto a múltiples componentes y tengo un poco más de profundidad para trabajar, pero en general, necesito mantener el paquete lo más pequeño posible dentro de 10x10x10mm con conexiones incluidas.

Editar: Intentar obtener la pregunta dentro de las especificaciones de esta comunidad para que no tenga que renunciar a este proyecto para los niños. No estoy pidiendo una parte específica de un proveedor específico, solo estoy pidiendo información sobre la forma de hacerlo entre el límite de tamaño físico y los límites de la capacidad de soldadura de la vista del anciano. Antes de ver una serie de otras preguntas aquí, no sabía, por ejemplo, acerca de los buffers de no inversión, por lo que probablemente haya muchos más que no conozco en mi búsqueda para que este proyecto funcione para estos niños. Desafortunadamente, cada conjunto de preguntas / respuestas que encontré con respecto al cambio de nivel lógico aquí en este sitio era muy específico para un problema de un requisito específico y las soluciones proporcionadas no se podían extrapolar ni generalizar a mis problemas particulares porque no hay nada sobre cómo o por qué funciona , haciéndolos una caja negra para mí y con muy pocas piezas de repuesto de ciertas cosas que no estoy interesado en freír partes. Luego, las pocas preguntas cuyas respuestas me hubieran ayudado a no tener que hacer las preguntas se cerraron para que no pudieran obtener respuestas.

También estoy tratando de obtener respuestas que sean más generalizadas para "aumentar el nivel lógico de datos de alta velocidad en un paquete de tamaño mediano" en lugar de solo el hecho de que el chip específico puede manejar 3.6v y, por lo tanto, se apagaría la lógica a 3.6 V (lo que honestamente es probablemente lo que haré en este punto, a pesar de la sobretensión que pone al componente al límite de las especificaciones sin margen de error para enfrentar una falla prematura que rompería el corazón de un niño), ya que cualquier otra persona que busque un convertidor de tamaño mediano podría tener algo que no pueda manejar 3.6 V y la información general podría ser útil para ellos. No sabía nada acerca de los buffers de línea hasta que encontré una respuesta general aquí, por ejemplo.

Hay algunos elementos de respuesta a comentarios que parecen ser prometedores y trataré de pedir una comprensión de por qué / cómo funciona en respuesta a esos comentarios. Un gran agradecimiento a las personas que están tratando de ayudar. Es muy apreciado.

Si esta pregunta aún no es lo suficientemente buena, ¿podría alguien al menos referirme a un lugar que pueda ayudar a los neófitos aficionados con este nivel de falta de comprensión y sin capacitación oficial?

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Tenga en cuenta que el póster original pregunta cómo traducir una señal lógica de 3.3V a algo mayor que 3.5V. Todos comentan sobre la falta de especificaciones de LED porque no se dan cuenta de que la entrada de datos del WS2812B LED es una señal lógica y, por lo tanto, NO impulsa el LED directamente.

    
pregunta TechVulp

3 respuestas

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Por lo general, solo necesita un traductor de nivel unidireccional para controlar esos LED, solo use un búfer de la serie HCT (como un 74HCT244). Por lo general, tienen un umbral de alto nivel en las entradas de aproximadamente 2 V, por lo que cambiarán de manera confiable en las salidas de 3.3 V del ESP8266. Alimente la compuerta HCT desde 5 V y generará oscilaciones de salida de 5 V.
Hay otras puertas HCT que tienen menos de 8 canales pero que prueban primero las 244, son baratas y fáciles de conseguir.

    
respondido por el Dean Franks
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Aquí hay una forma en que lo he hecho en el pasado. Este circuito forma un traductor de nivel bidireccional sin necesidad de un pin de control de dirección.

traductor de 3V a 5V con lado de 5V a alta impedancia:

Cuando la señal de 3V es alta, el MOSFET se apaga y el pullup de 1K controla la señal de 5V hasta 5V.

Cuando la señal de 3V es baja, el FET se enciende y la señal de 5V es baja.

Traductor de 5V a 3V con lado de 3V a alta impedancia:

Si la señal de 5V es alta y el lado de 3V es de alta impedancia. Luego, el FET estará apagado y R2 levantará el lado de 3.3V a un nivel lógico alto.

Si la señal de 5 V se activa a un nivel bajo, empujará el lado bajo de 3 V a través del diodo del cuerpo del FET. Esto activará el FET y luego el lado de 3V bajará completamente.

Cuando probé este circuito, el retardo de propagación fue muy bajo (creo que menos de 10 ns). Los requisitos para elegir el FET es que tenga una capacidad muy baja y que el umbral de la puerta sea inferior a 3.3 V por algún margen.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

También puedes probar con un chip de traducción ya hecho, como el GTL2002D, 118.

El paquete SOIC 8 debe ser un poco más grande y más fácil de soldar.

    
respondido por el user4574
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A menudo, puede obtener el nivel lógico HI de un dispositivo de 3.3V hasta aproximadamente 3.9 - 4V simplemente agregando una resistencia pullup desde el pin a su riel de 5V.

Esto depende del dispositivo, pero es una solución posible que es fácil de probar. Podría funcionar, podría no.

Empezaría con una resistencia pullup 4k7.

    
respondido por el Dwayne Reid

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