MOS 电平转换电路故障

超級狗

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radioes8：
/ u; X1 q: w7 x, J; [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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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。
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關於這個電路在 1.8V 應用的風險，小弟在下一貼回您。

僅為個人建議！
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附註：
) o* r" I) U  g" H# G+ k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
! H* s& L' G" F# m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。

* k7 V) }& P  Y% e  S4 n- Y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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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。
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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
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正常動作，但大多數人 ...

Level Translator 介紹
6 |! A7 N( m7 i$ `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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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。
. I1 {4 u& ]& Y
假設：
Low Side Voltage = 1.8V
High Side Voltage = 3.3V
Pull-Up Resistor = 2.2KΩ
1 T9 h6 R3 [: r5 s, }
$ X" r9 X/ V; T, I" {3 x; g& J哪條路徑阻力小，就會走那條路徑；意即，電流大的阻力就小。

9 s1 |, m1 H, t6 N4 g體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
% P/ t9 m  E% D" U(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
/ R& i0 |. u6 ?  Q/ w' M假設體二極管（Body Diode）導通時的順向偏壓（Forward Voltage）為 0.6V。
) J% n8 ?9 v9 [( O, H7 q( u
9 V8 q: {; F7 Q6 Q' X; Y3 DMOS 管的通道若導通，電流計算如下；
7 K" j( G+ C5 M* A0 `; m1.8V / 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
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。
4 K# [. a' d5 o7 m
假設：
Low Side Voltage = 1.8V
High Side Voltage = 3.3V
, d1 ~  |2 ?# wPull-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。

4 c7 |1 N; y6 T, L% l# w  m. i# y9 Y$ L體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
* }5 x' e9 c7 b3 k8 u+ H0 f2 R(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
, Q1 J$ a8 m5 E1 w9 L) t5 X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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MOS 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！
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. c! _- ?% r" I3 ~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

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