I2C – Compatibilizando tensões no barramento 3.3V e 5V

Hoje vim mostrar algumas soluções que encontrei para um problema crescente para quem usa I2C. A compatibilidade de tensões entre os barramentos de equipamentos em 1.8V, 3.3V e 5V e outras tensões ,mas os citados são os mais comuns.

Ocorre é que há uma tendência natural dos fabricantes de produzirem circuitos integrados que operem com tensões menores, pois quanto menor a tensão, menor a corrente e menor o consumo, isso certamente pensando nos dispositivos moveis que estão cada dia mais presentes. Então no cenário atual temos circuitos por exemplo que operam em 5V, circuitos que operam em 3.3V com tolerância até 5V (Isso deve conter no datasheet) e circuitos exclusivamente com 3.3V(normalmente sua tolerância vai ate 3.6V) então como compatibilizar o BUS ou barramento de dados SCL, SDA??? Bem venho apresentar 3 soluções abaixo:

1) Level Shift com MOS-FET
Basicamente consiste em colocar um MOS-FET em cada linha do barramento. O cuidado aqui é que o GATE (g) deve ser colocado sempre na menor tensão, neste caso acima ele foi ligado ao 3.3V os MOS-FET são de baixa potencia. E de preferência devem ser idênticos nas duas linhas do barramento. Segue as características que deve ser seguidas:

Type : N-channel enhancement mode MOS-FET.
Gate threshold voltage : VGS(th) min. 0.1V max. 2V
On resistance : RDS(on) max. 100 Ohm @ ID= 3mA, VGS= 2.5V
Input capacitance : Ciss max. 100 pF @ VDS= 1V, VGS = 0V
Switching times : ton toff max. 50 ns.
Allowed drain current : ID 10 mA or higher.

Alguns mos-fet que podem ser utilizados: BSS138, VN2222L, 2N7002

2) CI PCA9517

Aqui é um circuito integrado que faz todo o trabalho. Neste caso é o PCA9517 da NXP Philips. Existem outros como o PCA9306 e há também outros fabricantes.

3) DRONES I2C/SMBus Voltage Traslator

A imagem já diz tudo. Aqui já vem o CI soldado em uma placa com os resistores de um pull-up e as ligações dos pinos de tensão e terra. O problema é encontrar isso no Brasil. Segue o link do fabricante: http://store.diydrones.com/I2C_SMBus_Voltage_Traslator_I2C_Level_Shifter_p/br-0009-01.htm

Mas do que nunca vejo como é fundamental e estratégico possuir um fabrica de chips no Brasil, pois assim como no final do século XIX e inicio do século XX foi estratégico criar usinas para gerar eletricidade no inicio deste século é preciso criar componentes eletrônicos. =)

Nelson Limajnelson3@ig.com.br