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。

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。

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。
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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。

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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' P: |) [! ^) b7 V, Z! g2 H僅為個人建議！
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1 R5 m4 M  B+ i; U4 l+ d附註：
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超級狗

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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
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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  f/ X: A! I. l! ?9 D# [$ ]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

超級狗 发表于 2025-4-24 08:09
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& F  {: X/ w3 m& z7 u+ 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正常動作，但大多數人 ...

Level Translator 介紹
* {# v# y8 w' J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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超級狗

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3 x+ r/ v/ j7 ?! l0 r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。
* N# ?# m0 X! q, _7 h6 ^
/ P- q& ?. \! j" I- X. N假設：
Low Side Voltage = 1.8V
* o- W4 Z8 C+ v) a$ t% E) [, S8 y2 BHigh Side Voltage = 3.3V
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。

) a  m! d2 W8 e7 Y3 j7 f體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
1 p2 k' P7 |* a4 `假設體二極管（Body Diode）導通時的順向偏壓（Forward Voltage）為 0.6V。

MOS 管的通道若導通，電流計算如下；
1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA
* S+ y1 t2 s1 J1 M  R; ]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
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

超級狗 发表于 2025-04-24 14:15:31
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。

假設：
Low Side Voltage = 1.8V
, B( J5 j" O" \; x9 P% S$ o9 }High Side Voltage = 3.3V
Pull-Up Resistor = 2.2KΩ
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+ V2 e. n- x( m5 x  O- U7 l  S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；
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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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& o% m' c) o3 b3 i/ H- UMOS 管的通道若導通，電流計算如下；
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, H. U& Y/ G  X0 N2 M+ `! H假設 MOS 管導通時 R_DS(on) 遠小於 2.2KΩ，可以忽略不計！

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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