Convertidor de Nivel Lógico Bidireccional 4 Canales BSS138 - Adaptador 3.3V a 5V para I2C, SPI y UART con Arduino y ESP32

¿Qué es?
Módulo convertidor (o "traductor") de niveles lógicos bidireccional de 4 canales, basado en cuatro MOSFETs BSS138 con resistencias pull-up de 10kΩ. Permite que dos sistemas digitales que trabajan a distinto voltaje —por ejemplo un Arduino de 5V y un ESP32 o un sensor de 3.3V— se comuniquen entre sí sin dañarse. Cada canal convierte en ambos sentidos automáticamente, sin necesidad de un pin de control de dirección. Se alimenta con las dos tensiones del sistema: la mayor en el pin HV, la menor en el pin LV, y ambos sistemas comparten GND. Incluye dos tiras de pines macho sin soldar, para usarlo en protoboard o soldar cables directamente.

Especificaciones técnicas:

• Canales: 4, bidireccionales e independientes
• Componente principal: 4 × MOSFET BSS138 (N-channel, SOT-23)
• Resistencias pull-up: 8 × 10kΩ (una por lado de cada canal)
• Voltaje lado bajo (LV): 1.8V a 3.3V
• Voltaje lado alto (HV): 3.3V a 5V (soporta hasta 10V)
• Frecuencia de operación típica: hasta 400KHz
• Velocidad máxima en SPI: inferior a 2MHz
• Control de dirección: no requiere (conmutación automática)
• Pines: HV1–HV4, HV, GND / LV1–LV4, LV, GND (paso 2.54mm)
• Dimensiones: aprox. 16 × 13.3 × 3mm
• Incluye: 2 tiras de headers macho (sin soldar)
• Señales soportadas: solo digitales (I2C, SPI, UART/TTL serial, OneWire, GPIO)

¿Para qué sirve?

• Conectar sensores, pantallas y módulos de 3.3V a un Arduino UNO, Nano o Mega de 5V sin quemarlos: BMP280, MPU6050, tarjetas microSD, pantallas Nokia 5110
• Comunicar un ESP32 o ESP8266 con periféricos de 5V: pantallas LCD 1602/2004 con módulo I2C, módulos de relés, sensores ultrasónicos HC-SR04
• Adaptar buses I2C entre dispositivos de distinto voltaje — es su aplicación principal y para la que fue diseñado
• Comunicación UART/TTL serial entre un microcontrolador de 5V y módulos Bluetooth HC-05, GPS o LoRa de 3.3V
• Conectar una Raspberry Pi (3.3V) con periféricos de 5V, protegiendo los GPIO que son especialmente sensibles a sobretensión

¿Qué problema te soluciona?

• Evita quemar módulos de 3.3V con señales de 5V, que es una de las causas más frecuentes de fallas en proyectos maker: un pin de datos de 5V aplicado a un ESP32 puede dañar el microcontrolador de forma permanente e irreversible
• Sustituye el divisor de voltaje improvisado con resistencias, que solo funciona en un sentido, es impreciso y no sirve para buses bidireccionales como I2C
• Cuatro canales en un solo módulo: cubre de una vez las líneas de un bus I2C completo (SDA y SCL) más dos señales adicionales, o un bus SPI casi entero, sin encadenar módulos

Preguntas frecuentes:

❓ ¿Es un regulador de voltaje? ¿Puedo alimentar un ESP32 con él?
No. Este módulo adapta señales de datos, no entrega corriente para alimentar dispositivos. Los pines HV y LV son referencias de voltaje, no salidas de potencia. Para alimentar un dispositivo necesitas un módulo reductor DC-DC. Son productos complementarios: el reductor entrega la energía, este adapta la comunicación.

❓ ¿Cómo lo conecto?
Alimenta el pin HV con el voltaje mayor (ej. 5V del Arduino) y el pin LV con el menor (ej. 3.3V). Conecta el GND de ambos sistemas. Luego enlaza las señales por pares correlativos: LV1 ↔ HV1, LV2 ↔ HV2, y así sucesivamente. Nunca conectes el lado alto a los pines LV.

❓ ¿Necesito indicarle en qué dirección va la señal?
No. El diseño con MOSFET detecta automáticamente el sentido del flujo de datos. Por eso funciona con I2C, donde maestro y esclavo se turnan para transmitir por la misma línea.

❓ ¿Sirve para señales analógicas o para PWM?
Solo para señales digitales. No funciona con señales analógicas (la salida de un potenciómetro o un sensor analógico). Para PWM funciona a frecuencias bajas, pero las resistencias de 10kΩ pueden redondear los flancos a frecuencias altas.

❓ ¿Cuál es su límite de velocidad?
Las pull-up de 10kΩ son el factor limitante. En la práctica opera bien hasta unos 400KHz, suficiente para I2C estándar y rápido, UART y SPI lento. Para SPI por encima de 2MHz conviene un convertidor con buffer activo tipo TXB0108 o 74LVC245.

❓ ¿Por qué tiene 6 pines por lado si son 4 canales?
Cuatro pines son los canales de datos (HV1–HV4 / LV1–LV4) y los otros dos son las referencias de alimentación (HV y LV) más el GND. Los pines GND sirven para compartir tierra entre los dos sistemas — algo obligatorio para que la conversión funcione correctamente.

❓ ¿Viene con los pines soldados?
No, incluye las tiras de headers sueltas. Tip: insértalas primero en una protoboard para que queden alineadas mientras las sueldas.