如何通过I2C接口的相对湿度和温度传感器实现低成本I2C电平转换设计

时间： 2018-06-27 来源：Silicon Labs

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SILICON LABS的SI701X、SI702X、SI703X系列是I²C接口的相对湿度和温度传感器，配备经过工厂完全校准的湿度和温度传感器元件、模数转换器、信号处理功能和一个I²C接口，具有低功耗、高精度、低温漂和低滞后性等特点，广泛应用于智能手机、平板、空调、加湿器等产品中。

由于Silicon Labs的SI701X、SI702X、SI703X系列温湿度传感器供电电压一般为1.8V或3.3V，而在应用时系统可能为5V或更高电压的供电，会存在I2C通讯时电平不匹配问题，这就需要进行电平转换，本文主要介绍一种低成本的I2C电平转换设计。该设计提供了从较高电压（5V）到较低电压（1.8V或3.3V）的I²C电平转换，此外可选的射极跟随器电路提供了一个低成本的5V到1.8V电平转换。

Silicon Labs的SI701X、SI702X、SI703X系列I2C接口的相对湿度和温度传感器

图1 基于I²C接口的相对湿度和温度传感器SI7034的低成本I²C电平转换设计电路原理图

电路设计如上图所示，该电路是5V转换1.8V，并且假设I²C的时钟速度不大于300KHz。SCL线是单向的，对于SCL线路，使用肖特基二极管来防止SCL线路在低压侧拉高，同时允许其在高压侧拉高。在肖特基二极管两端的压降必须足够低，以便当较高电压器件拉低时，在低压器件上仍然存在逻辑低电平。对于SI7034来说，逻辑低电平是0.54V（0.3*VDD）,肖特基二极管压降约为0.35V，是没有问题的，如果低压器件是3.3V的，那么可以使用普通的二极管。

SDA线是双向的，并且增加了Q2，使得当低压器件在SDA下拉时，高压器件的SDA也下拉。如果时钟CLK线也需要双向通讯，可以在D1处添加相同的电路来实现。

以上就是一种低成本的I²C电平转换电路的设计，在SCL是单向的情况下只需要2个二极管、3个电阻器和1个晶体管，如果有低成本的需求，可供参考。

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yuyu Lv8. 研究员 2018-09-23

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