MOS 电平转换电路故障

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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。

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。
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( 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 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。

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（Nexperia）BSH103。
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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。
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' `  ~0 q: F0 g8 W, G9 f僅為個人建議！
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" V6 k9 O0 A4 J/ _3 E附註：
我查看用戶設定，您並未被限制發言。
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radioes8 发表于 2025-4-23 21:34
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
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 3.3V 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。
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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。

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。
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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 1.8V 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。


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* ]9 K: d/ D5 q, Z
& @+ l% c* X  o, H) t# g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。
* q) ?) Y! c4 n7 s
* @; Q& K: i, s# j. _8 Y4 p假設：
  Z/ h% v3 n( O! A2 @( ILow Side Voltage = 1.8V
High Side Voltage = 3.3V
* n7 Q1 {9 q( S7 h) Z, W: FPull-Up Resistor = 2.2KΩ

( 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。
/ O4 n, z3 w$ u6 g' p7 _9 g
體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
(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。

0 X' N- @% |9 k1 O: f5 SMOS 管的通道若導通，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 R_DS(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
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。

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radioes8

. 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
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：
Low Side Voltage = 1.8V
5 O7 t8 W# I) p1 kHigh Side Voltage = 3.3V
' X# N" j( }7 ~4 p* ~4 |Pull-Up Resistor = 2.2KΩ

哪條路徑阻力小，就會走那條路徑；意即，電流大的阻力就小。

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。
5 J9 O7 t; Z5 y* v# X% J$ v! q
5 C( \; W3 K& h$ T- ?( IMOS 管的通道若導通，電流計算如下；
1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA
假設 MOS 管導通時 R_DS(on) 遠小於 2.2KΩ，可以忽略不計！

推論結果
2 K' k6 v$ `) E4 Q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。


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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