【应用】润石科技电平转换芯片RS0102用于全彩LED灯驱动，工作电压范围为1.65V-5.5V

时间： 2022-06-03 来源：润石科技

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该项目是为某公司定制的一块WS2812全彩LED灯驱动板。MCU通过GPIO来驱动WS2812 LED，因为MCU的工作电压是3.3V，而WS2812工作电压为5V，我们选用了润石科技的RS0102作为3.3V到5V的电平转换芯片。本文介绍RS0102的设计和使用方法。

板卡主要功能如下所示。

图 1 板卡主要功能框图

板卡的MCU通过一个串口与外部的设备进行通信，用来接收上位机发送的命令，MCU把接收的命令进行解码后，再通过GPIO控制WS2812彩色灯的颜色和亮度。MCU的GPIO引脚电压为3.3V，而WS2812的工作电压为5V，不能直接用MCU的GPIO来驱动WS2812，要通过电平转换器件之后才能连接。

我们选择RS0102YH8的原因和优势如下：

1）器件工作电压范围是1.65V-5.5V，项目的需求是3.3V转5V，可以满足要求；

2）器件的最高工作速率为24Mbps，需求为最高800Kbps，满足项目要求；

3）器件工作温度范围是-40~+85℃，项目需求为-40~+60℃，可以满足要求；

4）器件的输出电流最大为±50mA，需求为1µA，完全满足需要；

5）器件的ESD防护为5000V，项目要求为4000V，因此也能满足要求；

6）此外现在国外器件普遍价格和货期都很差，而国内的器件不论在价格、货期还是质量方面都越来越好，这也是我们选用润石科技的RS0102的原因之一。

RS0102YH8介绍

RS0102YH8是润石科技的一款双通道电平转换芯片，其主要特点如下：

●工作电压范围：VCCA 1.65V-5.5V，VCCB 2.3V-5.5V；

●推挽模式工作速率最高24Mbps，开漏模式工作速率最高2Mbps；

RS0102YH8功能框图如下所示。

图 2 RS0102YH8功能框图

RS0102YH8原理图设计

RS0102YH8原理图如下图所示。

图 3 RS0102YH8原理图

原理图中RS0102左边为输入，接MCU，电压为3.3V，右边为输出，接WS2812，电压为5V。VCCA和VCCB为RS0102的两个电源引脚，其中VCCA对应A1，A2引脚电压，VCCB对应B1，B2引脚的电压。这里在两个电源引脚处各加了一颗1µF电容作为去耦电容，用来滤除电源干扰，同时当负载变化时，该电容也可以为RS0102提供瞬时的大电流，减少电源电压的波动。需要注意的是两个电源引脚的电压不能接反，只能是VCCA为3.3V，VCCB为5V，因为根据RS0102的资料，必须是VCCA<=VCCB，否则器件可能工作不正常。右边输出的B1，B2分别接到两个连接器，通过连接器再外接WS2812 LED，B1，B2输出分别串联了一颗100欧姆的电阻，用来吸收IO信号上的反射信号。实际应用只用了一路输出控制信号，另外一路作为备份。

RS0102YH8 PCB图

RS0102YH8的PCB图如下所示。

图 4 RS0102YH8 PCB图

RS0102YH8采用SOT23-8封装，外围除了两个电容，可以不需要其他器件，所以PCB设计非常简洁，如上图所示。两颗电容放在PCB背面，紧靠对应的引脚放置，两颗串联电阻也靠近引脚摆放，可以起到好的效果。

结论

RS0102集成了两个电平转换通道，最高工作速率可达24Mbps，这里用来驱动WS2812 彩色LED，完全符合设计要求。

实际测试经过RS0102之后的LED驱动波形如下图所示。

图 5 RS0102输出波形

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