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楼主: radioes8
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MOS 电平转换电路故障

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31#
发表于 2025-4-24 07:48 | 只看该作者
本帖最后由 超級狗 于 2025-4-24 14:55 编辑
) H9 z/ P# m. Z; p$ \
radioes8:
) [& _- `, j, X
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。
+ p. C/ e9 x) L4 ]
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 ]/ \+ q; w' H2 m& y+ H0 p) `) u
( E; F5 Q/ N+ U- G( Z. m6 l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 RDS(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。- X8 ^; z: V6 [3 [, S

9 r: W1 G0 }" Y( u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NexperiaBSH103
( O3 i& L" g. m' v+ ~+ m6 ^$ y
9 O! ?. [( e7 T8 v關於這個電路在 1.8V 應用的風險,小弟在下一貼回您。
8 ~' H0 @& G3 D5 d9 p
' `  ~0 q: F0 g8 W, G9 f僅為個人建議!
! Z' M  n/ n( M1 F7 p9 W1 R
" V6 k9 O0 A4 J/ _3 E附註:3 R, c3 s* [+ z
我查看用戶設定,您並未被限制發言。
9 v- G0 e5 `% {; y0 U* p+ [# A* _, S2 N1 S. D' r8 ^& Y5 N- J

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32#
发表于 2025-4-24 08:09 | 只看该作者
本帖最后由 超級狗 于 2025-4-24 09:23 编辑 & \3 o" T7 V# z2 U7 H
radioes8 发表于 2025-4-23 21:349 [" Y5 k4 o3 T( F& i# Q
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。
* b  n) P8 Y2 G, M+ G6 `
潛在風險
9 Q0 K5 _! ~0 f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 3.3V5V 間的 I2C 電平轉換。然而華人卻很聰明的,把它照抄到 1.8V3.3V 的應用上。
: l4 J" [! E/ F8 M7 g4 o( j2 f, M1 s# ^2 e
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。; L9 k) }; ?* n3 p: y
) h# y8 m( N" ^! {
我們之前的經驗是,應用於 1.8V3.3V 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。
- y+ I0 r. e8 @- A& _1 _

% e1 V8 }9 K( a" c7 W
! M. I3 n5 @# d% T9 ]+ z1 W

  n- \/ x- A1 g; i2 ?% _

点评

Level 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。如果設計不是只要  详情 回复 发表于 2025-4-24 08:33

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33#
发表于 2025-4-24 08:33 | 只看该作者
本帖最后由 超級狗 于 2025-4-24 12:09 编辑 8 ]) t4 J6 e) D6 ?2 H. ~( ?
超級狗 发表于 2025-4-24 08:09
8 R* k- H; ?+ d# q潛在風險
% R2 j* V) W0 G2 ^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 ...

& V% f* Y( e& j8 S# \0 \0 ^Level Translator 介紹
. [- N! y3 h; l4 u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 1.8V3.3V 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。1 @" Z( a) o5 i
- Y: `! o0 b: t- d3 E

9 {/ F1 r  \3 [1 n  r& u
  z/ R; A8 q; l' Q: s" w

TI Open-Drain Level Translator TXS0102 Block Diagram.jpg (37.62 KB, 下载次数: 6)

TI Open-Drain Level Translator TXS0102 Block Diagram.jpg

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34#
发表于 2025-4-24 14:15 | 只看该作者
本帖最后由 超級狗 于 2025-4-25 08:32 编辑
* ]9 K: d/ D5 q, Z
& @+ l% c* X  o, H) t# g輔助計算4 n: g1 {2 d, }$ o+ B
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。
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High Side Voltage = 3.3V
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( L* Q3 i) O6 T: K: T: B' M, I哪條路徑阻力小,就會走那條路徑;意即,電流大的阻力就小
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體二極管Body Diode)若導通,電流計算如下;# L4 z* n( X$ m
(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
8 |9 z1 }, f. X, O. y假設體二極管Body Diode)導通時的順向偏壓Forward Voltage)為 0.6V' @  w! ]5 x* t6 D& E

0 X' N- @% |9 k1 O: f5 SMOS 管通道若導通,電流計算如下;
: W# B- \; [3 K0 L/ [0 y7 o1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA
$ e  f" K5 c' G1 ]6 e6 _/ K假設 MOS 管導通時 RDS(on) 遠小於 2.2KΩ,可以忽略不計!
. D1 H; `* N" V1 z& }( B
8 a; Y; p3 V  R# }6 P- v& R推論結果
4 ~. t  @1 H" n* q: y
如果 MOS 管VDS = 0.6V 時,ID 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。5 D0 i- v9 Y1 z3 o

3 y6 e: n# [$ K/ q
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N-Channel MOSFET Bidirectional Level Translator.jpg (17.74 KB, 下载次数: 5)

N-Channel MOSFET Bidirectional Level Translator.jpg

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35#
 楼主| 发表于 2025-4-24 20:59 | 只看该作者
本帖最后由 超級狗 于 2025-4-25 08:31 编辑
. z$ m/ H2 C0 x; Q+ x+ {& @! l
超級狗 发表于 2025-04-24 14:15:31
. M& l) v5 ~1 ]* k' s+ w輔助計算# v& J3 u% |% 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。
. M: P$ g, O+ N5 b! W- R
5 T& d+ D1 G* ~3 {假設:6 t8 q; k: v8 j1 p
Low Side Voltage = 1.8V
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哪條路徑阻力小,就會走那條路徑;意即,電流大的阻力就小) d" \9 x! j4 i  @% D8 F, N6 _
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體二極管Body Diode)若導通,電流計算如下;
$ ^( w1 z  [7 G(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
3 }6 E* g2 Q# U假設體二極管Body Diode)導通時的順向偏壓Forward Voltage)為 0.6V
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5 C( \; W3 K& h$ T- ?( IMOS 管的通道若導通,電流計算如下;8 G5 d% i" C9 l' l
1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA) d0 {, {% S0 O; I7 u! I! `
假設 MOS 管導通時 RDS(on) 遠小於 2.2KΩ,可以忽略不計!$ H( o& W5 n, j: O' s5 d; S
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推論結果

2 K' k6 v$ `) E4 Q如果 MOS 管VDS = 0.6V 時,ID 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。/ {; {! [  s2 y7 o3 I2 E
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0 o4 R: U2 W& {4 `( X4 k2 v' C/ Y. H: M/ Q) b& U% l) V

“来自电巢APP”

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36#
 楼主| 发表于 2025-4-24 21:01 | 只看该作者
上拉电阻修改为1000可以验证下是否可以正常

“来自电巢APP”

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参与人数 1威望 +5 收起 理由
超級狗 + 5 預祝成功!

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  • TA的每日心情
    开心
    2024-1-31 15:41
  • 签到天数: 6 天

    [LV.2]偶尔看看I

    37#
    发表于 2025-5-6 15:54 | 只看该作者
    左边3.3V要不要考虑接个上拉呢

    评分

    参与人数 1威望 +5 收起 理由
    超級狗 + 5 觀察入微!

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    该用户从未签到

    39#
    发表于 2025-7-3 23:44 | 只看该作者
    过来学习一下

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    参与人数 1威望 +5 收起 理由
    超級狗 + 5 賭神特別獎項!

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    该用户从未签到

    40#
    发表于 2025-7-24 14:20 | 只看该作者
    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
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