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EDA365电子论坛网»电子社区 › 研发技术版块 › 硬件设计讨论 › MOS 电平转换电路故障
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MOS 电平转换电路故障

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radioes8

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 楼主| 发表于 2025-4-17 23:04 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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x
如图MOS 管做电平转换，双向电平，3.3V 与 1.8V 转换。出现问题是输入0电平的时候，输出电平是0.63V. 根据VSD 曲线查询，ISD=1.8/2200=0.8mA , VSD=0.6V , VGS=1.2V(实测1.17V) 大于VGSth MAX(1.1V),  为什么VDS 无法完全导通？ VS 为什么不是0V?
3 u/ [) S& F, j/ M- K

IO 电平电路问题.png (140.19 KB, 下载次数: 5)

IO 电平电路问题.png

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超級狗
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請給 MOS 管完整規格書或完整型號。^_^  发表于 2025-4-18 07:34

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bazhonglei

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发表于 2025-4-18 11:37 | 只看该作者
本帖最后由 bazhonglei 于 2025-4-18 11:42 编辑
% Z% m3 C1 E$ f. o8 F% \0 E" o% c: w$ E
输入为0，由于VGS=0，MOS管截止，但是由于体二极管的存在，导致VS=0.6V，此时VD=0，VG=1.8V，VT=1.1V，VGD>VT，mos工作在可变阻区。

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再见海贼王
个人觉得，小电流时，二极管压降随电流变化比较明显，不能简单的定义为0.6V；只能说有可能处于饱和区，具体值需要知道MOS管工艺参数假设处在某个区来计算。这种最好实测或者仿真，要不就留大余量。  详情 回复 发表于 2025-4-21 13:46

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超級狗

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发表于 2025-4-21 08:50 | 只看该作者
3. 手册中明确写的东西肯定是对的，但是没有的东西不能说是错误。图表中只标注到了最小gs电压2.5V，意思是2.5V以下可能满足要求，但是不保证满足要求。

' b- P3 g; {6 g  ?2 ?意思是 2.5V 以下可能满足要求，但是不保证满足要求。
9 j3 Y5 T; r! Y5 K
3 ]5 R3 R) Q- L* L5 i3 j7 x* R龍大狗然是論壇中流砥柱，您點到重點了！4 q9 i% L9 V( \. k

3 I: `  t. P: R
" s2 _* B6 {  Y0 O1 _. L$ j

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6940
狗版主，你是老江湖了。致敬。  发表于 2025-4-21 09:04

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huo_xing

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发表于 2025-4-21 08:41 | 只看该作者
radioes8 发表于 2025-4-20 22:38. }# s3 x1 Z" F' [
看了几遍您的帖子，还是没有看到重点。能详细帮忙解释下吗？
5 J8 h" u2 I. \1.目前看到饱和导通条件，要求VDS 大于(VGS ...

4 H1 F  }% V! j9 \5 W+ t4 H3 t. b知道问题在哪了。但思想还没完全搞对。
# Y# S0 {3 H* }针对Id，Vds（Vgs）这个图需要仔细理解。
3 e( z9 c* w, s3 r/ x1 Q1. 这个图表示在给定的gs电压下，Id和Vds电压的关系。$ j5 m& O$ a; x( W. `2 e& T" r5 L) N
2. 有的手册中给出的gs电压最小是2.5V。可能有两点：第一他们完全就是从2.5V开测试的。第二测试了低于2.5V情况，但是忘了放上去。你觉得哪个可能性更高？" ], D6 L4 F0 z' L
3. 手册中明确写的东西肯定是对的，但是没有的东西不能说是错误。图表中只标注到了最小gs电压2.5V，意思是2.5V以下可能满足要求，但是不保证满足要求。7 P1 }: ?( j, r* K
4. 从逻辑上说导通电压阈值1.1V。但不是说1.1V完全导通了并且导通压降就能满足你应用的要求。( T9 n6 N: w7 s( b

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发表于 2025-4-20 23:35 | 只看该作者
本帖最后由 超級狗 于 2025-4-22 16:02 编辑 ' @5 U6 ~/ s' U! x, ]% d
radioes8 发表于 2025-4-20 22:38
0 U, \* c% o& p3 Y6 F2 a$ C看了几遍您的帖子，还是没有看到重点。能详细帮忙解释下吗？3 E9 s3 \6 s; `- |1 e2 v" `
1.目前看到饱和导通条件，要求VDS 大于(VGS ...
  o' r# T! Y0 x2 c" M
樓主大人：6 c/ A  r( n) a  b( Y5 @
要詳細寫得花點時間，我找時間再給完整的答覆。但可以給您幾個提示，您先想一下！) }- }# O& ~- `) ~. B

& B1 |+ }8 Y3 N1 R! `5 ?
  • 臨界電壓（Threshold Voltage）VGS(th) 的定義是什麼？
  • 您選了一顆臨界電壓（Threshold Voltage）VGS(th) = 1.1V Maximum 的 MOS 管，但為什麼通道電阻 RDS(on) 的規格它只標示到 VGS = 2.5V？（這是我說剪貼內容有蛛絲馬跡可尋的地方）
  • 我想看完整的規格書，也是想確認 VDS v.s. ID 曲線是否 VGS 最低也只標到 2.5V。
  • MOS 管導通時是在 VDS v.s. ID 曲線的什麼地方？4 R0 l; o" S4 H

5 `# q3 y+ b2 S8 B  V四個問題若能想通，問題自然就解了！% W1 @9 b4 i* m1 H0 s- h3 D

6 q( J: @( \8 v1 ]% k/ U8 [2 Z4 t您選臨界電壓（Threshold Voltage）VGS(th) < 1.8V 的型號觀念上沒錯，關鍵是這些器件規格定義太坑爹，很少人會注意到！
2 Y) ^& u  V; n8 X" c9 O1 |
. q1 ^( r# y4 U; a" A7 H! j+ g4 ^) L% h3 ?1 \3 m
* l3 h. y; t: \, q; |/ U

MOSFET Linear Region v.s. Saturation Region.jpg (36.29 KB, 下载次数: 1)

MOSFET Linear Region v.s. Saturation Region.jpg

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超級狗
小弟一開始請樓主比對暗蝦密（On-Semiconductor）NTA4153N 的規格，看能否發現一些差異，現在您再看一次、就會有感覺了！  详情 回复 发表于 2025-4-21 12:14

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超級狗

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6#
发表于 2025-4-18 08:02 | 只看该作者
本帖最后由 超級狗 于 2025-4-18 08:25 编辑 3 d$ m3 m& a+ d* w
) e$ k7 M7 T5 E  p# y5 W5 O! i
  • 請參閱一下面這幾篇討論：( g  U. C* I6 m- z/ z( X2 G
    https://www.eda365.com/forum.php?mod=viewthread&tid=771590' R' L" {# W, j0 t& b
    https://www.eda365.com/forum.php?mod=viewthread&tid=771697
  • 您剪貼的規格書片段，還是有線索可循，再多看幾遍。
  • 小弟以往任職過的爛公司，都是用暗蝦密（On-Semiconductor）NTA4153N，動作上沒出過什麼問題。比對之下你能發現什麼問題或差異？
  • 多數攻城獅都喜歡抄這電路，而大家也都秉持會動就好的原則，從沒仔細去量測過 I2C 訊號，但其實它在 1.8V 下工作是有風險的。
    " u' R" f7 L' O% _+ I" f3 {9 I
% e8 S3 e3 a  O/ }: O9 i$ y+ G

1 I, E+ p5 X9 Z9 V3 T# q, h& I% Q( x* A9 |0 M4 W  U

$ J1 ?$ d: q- a, c, u

On-Semiconductor NTA4153N.PDF

365.8 KB, 下载次数: 6, 下载积分: 威望 -5

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radioes8
看了几遍您的帖子，还是没有看到重点。能详细帮忙解释下吗？ 1.目前看到饱和导通条件，要求VDS 大于(VGS-VGSth) ，目前设计VSD 是一直小于0的，所以没法满足这个饱和导通条件 2. 目前设计是遇到个例不良。就我自己  详情 回复 发表于 2025-4-20 22:38
超級狗
樓主大人： 提醒一件事！暗蝦密（On-Semiconductor）NTA4153N 特性雖好，但它是 SC-70（或稱 SOT-416） 封裝、比 SOT-23 還小一點。 如果您要 SOT-23 封裝，小弟倒是建議虐死批你呀（Nexperia）BSH103，這顆規格  详情 回复 发表于 2025-4-18 15:06
huo_xing
狗版主果然牛。Vds最小电压就是0.6V。这个参数太让人误解为二极管导通了。 实际上可能mos已经完全导通了，但是参数选择错误给人造成误解  详情 回复 发表于 2025-4-18 09:15

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huo_xing

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7#
发表于 2025-4-18 08:33 | 只看该作者
iic工作频率多少？这个电路很多资料都说能到300K+，但是上了100K最好弄示波器看下波形。以前在uart的115200吃过亏

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huo_xing

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8#
发表于 2025-4-18 09:15 | 只看该作者
超級狗 发表于 2025-4-18 08:02
  • 請參閱一下面這幾篇討論：3 F* K( Q& o, g5 ^) J  v  s7 {  H
    https://www.eda365.com/forum.php?mod=viewthread&tid=771590% J4 v7 U* I- e  \
    https://w ...

    • ' ^3 [1 S& t% Q4 z1 b$ w狗版主果然牛。Vds最小电压就是0.6V。这个参数太让人误解为二极管导通了。
    1 b; S7 i/ z+ {; Q/ u- d* X5 N实际上可能mos已经完全导通了，但是参数选择错误给人造成误解0 |0 w0 ^1 m$ m; E% {

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    谢谢分享！: 5.0
    超級狗
    【補充說明】：其實是我同事痛過，領導要我去幫忙挑糞。>_<|||  发表于 2025-4-18 11:35
    超級狗
    谢谢分享！: 5
    我是跟哥一樣，曾經痛過！>_<!!!  发表于 2025-4-18 09:25

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    db-_-
  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-7-7 15:38

    • 签到天数: 83 天

    [LV.6]常住居民II
    9#
    发表于 2025-4-18 10:34 | 只看该作者
    本帖最后由 db-_- 于 2025-4-23 10:28 编辑
    ; b8 a' i/ H) b! J  q
    0 M. ]7 @) _& a1 F怎么写啥都是不良信息呢。想修改一下信息，发不出来。

    点评

    huo_xing
    第二条你搞错了。ds压降是由电流决定的，不是反过来。从设计理论上来说，ds压降是不需要的，只是实际生产工艺不行，有内阻存在  详情 回复 发表于 2025-4-18 11:10

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    超級狗 + 5 勇於說出自己的想法！

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    willyeing
  • TA的每日心情
    郁闷
    2025-4-28 15:02

    • 签到天数: 13 天

    [LV.3]偶尔看看II
    10#
    发表于 2025-4-18 10:48 | 只看该作者
    学习了，谢谢

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    参与人数 1威望 +5 收起 理由
    超級狗 + 5 代頒黨中央書卷獎！

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    huo_xing

    该用户从未签到
    11#
    发表于 2025-4-18 11:10 | 只看该作者
    db-_- 发表于 2025-4-18 10:34' G" S+ F  u5 ^2 Y
    向大佬们学习了一下。我认为可能是这样的。0 r9 r9 k- b3 S) ^) d) {" R. G
    1、输入3.3V，输出1.8V，VGS = 0，进入截止区。输出完全由上拉 ...
    ( b( ~2 }4 t- ?! u
    第二条你搞错了。ds压降是由电流决定的，不是反过来。从设计理论上来说，ds压降是不需要的，只是实际生产工艺不行，有内阻存在
    ' v2 [! I1 g* z, V, v$ _+ e# E; W

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    超級狗

    该用户从未签到
    12#
    发表于 2025-4-18 12:07 | 只看该作者
    樓主大人：9 E) g+ a- K/ G8 r9 {
    當年同事的電路上好像用了 2.2KΩ 的上拉（Pull-Up）電阻，記憶中我們調到 240Ω 才會動，但這樣就耗電了。
    0 {% U) a) _+ B3 ]# _8 L) l+ T. B( `1 H7 |0 b- m
    如龍大建議，挑顆特性好一點的 MOS 管才是正解，但可以當實驗試試看。
    * D1 Z& {' @, O' n/ w; X
    ) B1 U4 O2 B7 A$ a還好當年那個計劃沒量產，我只是幫同事免除被領導凌遲的災難。  y7 t6 F- G- w) A& T1 r5 f

    2 M6 q: G4 x( F$ W$ d5 K- d7 V& K
    / B1 D% f% j  b' y0 g+ ~
    1 g# b$ k1 x! S- i1 D* e: }! f- y

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    超級狗

    该用户从未签到
    13#
    发表于 2025-4-18 13:27 | 只看该作者
    其實暗蝦密（On-Semiconductor）NTA4153N 是當年師傅他們選的，作為徒弟、我們大多也是照抄沒去多問。
    * P; h& _# x" ]" v: E; C) G
    ' v( E" u/ `$ g7 T% u今日有人提問、再去翻一下規格書，這顆的特性真的是好呀～業界幾乎無人能匹敵！
    ; T; d$ {7 @5 l, i( x0 r  U4 {0 c
      ^4 @+ G( s- u* l9 B2 d
    6 P7 p( d, ~( w6 P

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    超級狗

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    14#
    发表于 2025-4-18 15:06 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2025-4-22 15:40 编辑
    , N* p3 t  K. ?" Q3 A% e
    超級狗 发表于 2025-4-18 08:02請參閱一下面這幾篇討論：
    0 ?8 V6 P2 B, C' ?https://www.eda365.com/forum.php?mod=viewthread&tid=771590
    & O* Z- x9 V0 O3 Fhttps://w ...
    , u: ]. A  W/ Z# v: ~6 E- ]( Z2 g
    樓主大人：
    $ _. e" r* Q1 _+ Z提醒一件事！暗蝦密（On-Semiconductor）NTA4153N 特性雖好，但它是 SC-70（或稱 SOT-416）封裝、比 SOT-23 還小一點。( F' d) U( O' q9 P7 Q

    ; G1 K' W, }3 ]" Z' P- ~如果您要 SOT-23 封裝，小弟倒是建議虐死批你呀（Nexperia）BSH103，這顆規格書上有特別寫到下列特性。; t4 V. f9 v2 [" |& \% p
    ( n2 q& g  B& l) @( y2 g
    ‘Glue-logic’; interface between logic blocks and/or periphery.
    ! f- ]* V5 \1 O( i: B針對周邊邏輯介面應用！, K1 ?: U& q% ]+ j2 z* b
    7 z4 S: y5 r# h9 e+ p/ M
    我們習慣上是抄師傅的設計，所以一直沿用暗蝦密（On-Semiconductor）NTA4153N 。
    / O4 g& u3 h& r, `1 p
    $ }" S  z, y6 L# h% V
    . ^8 Q" O$ X2 B0 S" k7 S7 s9 q$ |" P, V) f% C4 q

    6 U- l# l: L+ A

    Nexperia BSH103 On Characteristics.jpg (59.23 KB, 下载次数: 0)

    Nexperia BSH103 On Characteristics.jpg

    Nexperia BSH103 Vds v.s. Id Curve.jpg (39.17 KB, 下载次数: 0)

    Nexperia BSH103 Vds v.s. Id Curve.jpg

    Nexperia BSH103.pdf

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    radioes8

    该用户从未签到
    15#
     楼主| 发表于 2025-4-20 22:38 | 只看该作者
    超級狗 发表于 2025-4-18 08:02
  • 請參閱一下面這幾篇討論：
    ! y+ P( x9 F4 l% }https://www.eda365.com/forum.php?mod=viewthread&tid=771590
    & }! M+ M! b' {2 Ohttps://w ...

    • - _0 p+ d  P  D$ Y看了几遍您的帖子，还是没有看到重点。能详细帮忙解释下吗？7 N( g: y! h+ l$ M, h
    1.目前看到饱和导通条件，要求VDS 大于(VGS-VGSth) ，目前设计VSD 是一直小于0的，所以没法满足这个饱和导通条件2 U/ @, p' {) A$ ^  V* _" l" S3 l
    2. 目前设计是遇到个例不良。就我自己的角度，觉得哪里有问题，但是没找到具体哪个参数不匹配。' ?: M2 E( c: P! D

    - \5 a) B( B' a3 d& K+ O+ ^9 b

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    超級狗
    狗弟想了一下該怎麼解釋會比較容易，咱們就先從臨界電壓（Threshold Voltage）的定義及測試方式開始吧！ V 和 V v.s. I 曲線都是用 SMU (Source Meter Unit) 量測的。 MOSFET 臨界電壓（Threshold Voltage）V  详情 回复 发表于 2025-4-21 11:12
    bazhonglei
    换个思路！假定MOS管截止，输入为0，那么VS是不是0.6V？那VGS就是1.8-0.6=1.2V，你的手册上VT最大1.1V，是不是很接近？另外你的MOS管显然要工作在开关模式，要工作在左侧和最下面两个区，也就是电阻区和截止区，条件  详情 回复 发表于 2025-4-21 10:14
    huo_xing
    知道问题在哪了。但思想还没完全搞对。 针对Id，Vds（Vgs）这个图需要仔细理解。 1. 这个图表示在给定的gs电压下，Id和Vds电压的关系。 2. 有的手册中给出的gs电压最小是2.5V。可能有两点：第一他们完全就是从2.5  详情 回复 发表于 2025-4-21 08:41
    超級狗
    樓主大人： 要詳細寫得花點時間，我找時間再給完整的答覆。但可以給您幾個提示，您先想一下！ [*]臨界電壓（Threshold Voltage）V 的定義是什麼？ [*]您選了一顆臨界電壓（Threshold Voltage）V = 1.1V Max  详情 回复 发表于 2025-4-20 23:35

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    超級狗 + 5 勤奮好學！

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