MOS 电平转换电路故障

超級狗

radioes8：
产品是使用一段时间之后才故障的，使用之前是好的。管子对照规格书测试相关参数，反馈是OK 的。

( q4 X. ^, @1 h  x; Q如果檢查 MOS 管特性是正常的，那有可能是老化、環境...等因素造成參數漂移後產生的異常。
8 \& x& U% [8 L5 W# t) k8 m  I
; V& i6 L7 x: D除了狗弟之前降低上拉（Pull-Up）電阻值的經驗外，器件規格也告訴我們，溫度降低、導通電阻 R_DS(on) 也會跟著降低，也可以噴冷凍劑在不良 MOS 管上試試，或吹風機加熱正常的 MOS 管。但這些手段僅是驗證測試，不能作為解決方案。

單從供應商的規格來看，他們並不保證 1.8V 下能正常動作，最好能換成虐死批你呀（Nexperia）BSH103。
' J& Q) p4 ^) w+ T9 |2 z+ h
! A' x% _( X# C3 P關於這個電路在 1.8V 應用的風險，小弟在下一貼回您。

. s  @; h' O+ m) S僅為個人建議！
4 c$ Q: n, y0 P
! P+ Q3 `% @/ y- C附註：
8 a  k8 U  Q) N( Y" u( m我查看用戶設定，您並未被限制發言。
3 b0 U+ }6 Q6 w* O& R1 `7 X
4 r3 i# v- u3 ^2 }# l+ X

超級狗

, O+ _8 Q# T# c2 X9 ~2 I

radioes8 发表于 2025-4-23 21:34
$ y1 j, x+ O( P+ f! u% g产品是使用一段时间之后才故障的，使用之前是好的。管子对照规格书测试相关参数，反馈是OK 的。

潛在風險
) m: r- u3 q9 w( N7 r4 e上述討論僅侷限在 N-Channel MOSFET 導通的問題上，這些要求僅能保證電路最基本的正常動作，但大多數人都不會去量測 I²C 的特性。其實在國外的討論網站上，這個電路都只建議使用在 3.3V 和 5V 間的 I²C 電平轉換。然而華人卻很聰明的，把它照抄到 1.8V 和 3.3V 的應用上。
- h2 H8 ~- D+ j1 c1 G6 k) @3 |
. ]6 r- k/ V& |" j; g7 u由於 1.8V 已經接近 N-Channel MOSFET 的最低工作電壓了，對於 > 100KHz 的高速應用，上升時間（Rising Time）及下降時間（Falling Time）等特性，有可能會超出 I²C 或其它介面規範要求。大家都本著會動就好的原則，經常會忽略這些問題，在選擇器件規格時又不嚴加把關，所以偶有意外發生也是正常的，設計時宜對訊號進行量測及檢視。
) h/ ?4 r6 {3 o3 `- Y3 ^0 x' @" c+ U
我們之前的經驗是，應用於 1.8V 和 3.3V 的電平轉換，400KHz 之下的上升時間（Rising Time）及下降時間（Falling Time）會非常接近 I²C 規範要求，記得餘量 < 10ns。這個測試結果對於小米或華為這類的大客戶，可能就會提出質疑了。
0 F* |6 ~. x8 s' Z


! m; k7 g# z, z2 E, q. h, V

超級狗

4 U" e9 {! W9 \# f! P4 }; X

超級狗 发表于 2025-4-24 08:09
4 G: l8 }3 }- i, U潛在風險
9 e6 M6 Y+ u" A& g上述討論僅侷限在 N-Channel MOSFET 導通的問題上，這些要求僅能保證電路正常動作，但大多數人 ...

6 O& u* i4 L7 |& V/ nLevel Translator 介紹
市售的 Level Translator，因為裡面會有 One Shot Accelerator 電路，能縮短上升時間（Rising Time）及下降時間（Falling Time），可以支援 ≥ 2MHz Open-Drain 傳輸應用。針對 1.8V 和 3.3V 間的 I2C 電壓轉換，如果設計不是只要求會動就好，或是 100KHz（含）以下的低速傳輸，宜選擇專用的 Level Translator IC。
- J! @8 d) g0 \8 Z7 K9 G1 s
7 o( ]0 e" R  z) b3 H* Z5 _* \

, _9 [2 K2 }3 i  o- M& C" N! b0 J$ c9 J

超級狗

; J3 S. b1 E: Y2 K8 l7 C8 E
輔助計算
這個電路當輸入端 High Side = 0V（GND）時，怎樣才能讓 MOS 管導通，不要讓電流走體二極管（Body Diode），避免造成輸出端 Low Side = 0.6V ~ 0.7V 的問題。
+ P: Y- `  V" f. u
5 [, W7 p& e  R8 n, f' m假設：
Low Side Voltage = 1.8V
  h; s" L1 l- H8 L3 J! @$ UHigh Side Voltage = 3.3V
Pull-Up Resistor = 2.2KΩ
; w! O( O3 f5 S$ M9 w! _, n" q
; u6 \+ F6 q: V- k哪條路徑阻力小，就會走那條路徑；意即，電流大的阻力就小。

; Z* Z" A2 |  b* V$ k0 `: o# E體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
假設體二極管（Body Diode）導通時的順向偏壓（Forward Voltage）為 0.6V。

, J# a0 `4 t6 r. HMOS 管的通道若導通，電流計算如下；
1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA
( G% W5 E) R9 T  U假設 MOS 管導通時 R_DS(on) 遠小於 2.2KΩ，可以忽略不計！

) X3 G& p/ P4 ^0 I; \. V5 D# @  a推論結果
如果 MOS 管在 V_DS = 0.6V 時，I_D 電流還能大於 818.2μA，這個電路就能正常工作了。考慮單體差異、測量誤差及環境變因等影響，為了確保 MOS 管能穩定導通需要多抓點餘量，也許可以取 10mA ~ 50mA 當門檻。
! q) T$ G  d  P/ M8 s! {
/ a! R9 |7 C8 A( i+ ~. j8 [
( k1 m2 y0 Q2 y0 g

# T7 W% Z0 w% m7 Y1 d

radioes8

超級狗 发表于 2025-04-24 14:15:31
! a# i3 S  F$ Z( W8 o, B* x輔助計算
' n7 B$ q) Z0 D$ M' t* y這個電路當輸入端 High Side = 0V（GND）時，怎樣才能讓 MOS 管導通，不要讓電流走體二極管（Body Diode），避免造成輸出端 Low Side = 0.6V ~ 0.7V 的問題。

假設：
: j! [) S( N: X( cLow Side Voltage = 1.8V
0 `1 G+ U/ n3 x/ h$ u$ ]1 nHigh Side Voltage = 3.3V
6 z; d7 B5 {0 vPull-Up Resistor = 2.2KΩ
, B; E( {* s' R  c4 m4 t
哪條路徑阻力小，就會走那條路徑；意即，電流大的阻力就小。

; x6 L4 G, l, P體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
+ k' o9 l! t' B9 W4 G) h(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
假設體二極管（Body Diode）導通時的順向偏壓（Forward Voltage）為 0.6V。
: r9 j. M7 {8 w( ~' D" G
MOS 管的通道若導通，電流計算如下；
. {* q* K; ^8 {, X% V7 r5 b* `1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA
' R" L, Y6 \$ d* {7 \, ~5 o- B% t( ~假設 MOS 管導通時 R_DS(on) 遠小於 2.2KΩ，可以忽略不計！

  A$ w% q2 c8 [/ _推論結果
/ w# ?7 B$ U+ |+ w如果 MOS 管在 V_DS = 0.6V 時，I_D 電流還能大於 818.2μA，這個電路就能正常工作了。考慮單體差異、測量誤差及環境變因等影響，為了確保 MOS 管能穩定導通需要多抓點餘量，也許可以取 10mA ~ 50mA 當門檻。
2 k6 \. G; `; u* `; R
0 I8 t/ I- G# c! e9 }8 O
4 X9 M) ~3 V- D8 B; T9 U+ M5 j2 I
8 M6 Q2 O0 e% `& f; N- P

电脑网页回复会提示  填写内容包含不良信息，无法提交

  e' O- g9 y9 I/ Y

radioes8

上拉电阻修改为1000可以验证下是否可以正常

KIRITOJ

左边3.3V要不要考虑接个上拉呢

1597689180@qq.c

学习了！

yhg-cad

过来学习一下

wangshilei

用VGS_TH小的管子就行,  这是常遇到的问题,不放心就直接用电平转换IC