Ist ein N-Kanal-Mosfet sicher / zuverlässig für die Pegelverschiebung von UART von 3 V3 auf 5 V?

Der BSS138 sollte in Ihrer Level-Shifter-Schaltung gut funktionieren. Stellen Sie nur sicher, dass Sie die G-, D- und S-Pins auf die gleiche Weise verbinden, die Sie für den anderen FET verwendet haben. Für einen Pegelumsetzer wie diesen ist es wichtig, dass der D-Pin (Drain) mit der Seite verbunden ist, die die 5-V-Pegel hat, damit die Body-Diode im FET nicht in eine kontinuierliche Vorwärtsvorspannung geht.

Diese Art von Pegelumsetzer unterstützt tatsächlich bidirektionale Signalisierung, funktioniert aber genauso gut mit der unidirektionalen Signalisierung Ihrer UART-Ports.

Wenn Sie es mit den BSS138-Teilen aufbauen, möchten Sie vielleicht die Anstiegszeit der Signale überprüfen, die den Pegelumsetzer passieren. Wenn sie für die Baudrate, die Sie verwenden möchten, zu langsam sind, müssen Sie möglicherweise den Wert der Pullup-Widerstände auf einer oder beiden Seiten der Übersetzer-FETs verringern.

Beziehen sich beide UARΤ-Verbindungen auf direkte Verbindungen zu den MCU-Pins? Wenn eine der beiden Platinen einen UART-Treiber (MAX232 oder ähnlich) verwendet, werden Sie Probleme haben, die durch die bipolaren Spannungen (ca. +8/-8 V) verursacht werden.

Ich habe noch keinen Pegelübersetzer wie diesen für UART-Verbindungen gesehen, nicht dass dies nicht möglich wäre, aber normalerweise gibt es schnellere Alternativen wie SPI oder I2C (TWI), die für kurze Entfernungen verwendet werden können. Wenn Sie UART verwenden, um das Signal über große Entfernungen übertragen zu können, wird es meiner Meinung nach nicht funktionieren. Sie müssen dedizierte UART-Treiber verwenden.

Sie können problemlos zwei MAX3232 (oder einen MAX232 für 5 V und einen MAX3232 für 3 V) mit ein paar SMD-Kondensatoren verwenden und die beiden Platinen verbinden.

Beachten Sie, dass es für einen unidirektionalen Pegelumsetzer eine andere Option gibt, die eine Diode und einen Pull-up-Widerstand verwendet (wenn kein interner Pull-up verwendet werden kann).

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Grundsätzlich wird der Eingang entweder durch den Pull-up-Widerstand hochgezogen (wenn der Ausgang hoch ist) oder auf etwa 0,7 V heruntergezogen, wenn der Ausgang niedrig ist.
In der Richtung von 3 V bis 5 V liegt der Eingang entweder bei 0,7 V oder 4 V (3,3 + 0,7 V).
In Richtung 5 V bis 3 V liegt der Eingang entweder bei 0,7 V oder 3 V.

In beiden Fällen liegen die Spannungen im richtigen Bereich, um von den MCU-Eingängen als logisch hoch und logisch niedrig übersetzt zu werden.