MOS 电平转换电路故障

超級狗

radioes8：
$ Q6 }! _& g8 l' W( O# x2 a) o1 N# l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。

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。
: V0 ]5 X8 ?7 m1 J# ^
關於這個電路在 1.8V 應用的風險，小弟在下一貼回您。
7 m# {) {5 @$ w+ x9 n- l, Q
僅為個人建議！

- r* U  P" B9 h+ {" O5 r( y% ~附註：
我查看用戶設定，您並未被限制發言。
7 f. ]! H7 S+ P' f5 r+ ~7 L
3 c4 ^, B2 W8 u/ [

超級狗

& Z) n% a/ v( a5 w: q2 r2 c

radioes8 发表于 2025-4-23 21:34
( D. g4 r1 @& M1 }6 J1 |9 v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。

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。
% I5 X! N' z+ d9 t
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。
! C, G) `( F, w; Y
  T7 h( d" j; b8 p5 e- O, M$ f
& ~& H6 M+ E/ O' x# W9 Q: J& G% S2 d# j% u
6 d8 Q, \" P* a3 L& D" ]/ P- W, ~2 C

超級狗

超級狗 发表于 2025-4-24 08:09
: _% ?* |; v- M; k潛在風險
4 `) ]3 C& Y, Q, s% O+ ^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
& d; q7 Y# V; f8 B' O0 E6 g( x# }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。

/ G$ E' y  P$ w# Z" ?

超級狗

6 c# Q4 I9 Q, L: J7 D7 c
9 U8 ?  J+ u( b3 x2 }& ]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：
4 s5 |" @, f4 W) \6 d' D9 w+ g$ XLow Side Voltage = 1.8V
High Side Voltage = 3.3V
Pull-Up Resistor = 2.2KΩ
! r) c/ T4 y0 r% N9 v7 Y
& }4 V4 i$ v% x+ G哪條路徑阻力小，就會走那條路徑；意即，電流大的阻力就小。

: o) T" q  ?* w+ Z; ]體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
6 t) k4 Q# w; L% y4 B5 H8 S6 T: z% ^假設體二極管（Body Diode）導通時的順向偏壓（Forward Voltage）為 0.6V。

- |/ Z, M/ q' B) `% OMOS 管的通道若導通，電流計算如下；
1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA
* m4 ], P6 d# P, j假設 MOS 管導通時 R_DS(on) 遠小於 2.2KΩ，可以忽略不計！

. K. s8 J3 I5 Y7 ^3 h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。

# ?0 O% f9 y7 M) J# U$ `! F

" [. r. r8 _6 B* [3 _9 m& ~4 L0 ^
4 u- H0 A% T" k  j5 R8 R3 Z- P) V, K

radioes8

超級狗 发表于 2025-04-24 14:15:31
輔助計算
4 w8 f5 S2 h# l# I* ]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。
( f4 _! L; |& B# E
假設：
Low Side Voltage = 1.8V
High Side Voltage = 3.3V
Pull-Up Resistor = 2.2KΩ
; q# C5 A$ T/ @5 E6 }
哪條路徑阻力小，就會走那條路徑；意即，電流大的阻力就小。

# y& i5 ^2 S; h5 d  x7 }體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
9 d) ~0 v( c* N4 l) ?/ z假設體二極管（Body Diode）導通時的順向偏壓（Forward Voltage）為 0.6V。

6 M. w1 }& m4 A% q3 T8 V: ]8 cMOS 管的通道若導通，電流計算如下；
1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA
" W  @  O9 o. A) S% Y6 b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
- Z' N) W, Q3 |" ~5 m$ ^9 Y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。



6 S, w( e6 a$ T3 P/ ?

电脑网页回复会提示  填写内容包含不良信息，无法提交
2 z4 m  l4 n5 j# o( q6 ~
* X$ r3 e& F- R* \* \

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