MOS 电平转换电路故障

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radioes8：
* |  \# ?; d, ^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。

3 u8 [0 l4 x) X+ {, \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。

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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僅為個人建議！
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5 f$ J- o1 J+ D" V( T6 O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
+ a* O& ?% g6 X1 ~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。

" v4 }: H1 F) I+ I- |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。

) `" M! l5 J* U+ e1 w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
" k  w1 ?" r6 e' G+ ]! f: ^潛在風險
# R& v9 ~5 y4 W9 @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
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。
, Q( H3 Y0 r" J) z7 X3 q( [6 T
7 r3 T" @/ i1 u: ^  b假設：
' u( o6 |* q; M* n+ ~3 VLow Side Voltage = 1.8V
High Side Voltage = 3.3V
Pull-Up Resistor = 2.2KΩ

: V% C% U. g4 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。
% k7 z8 i3 W) {% A
- M. T8 T3 b' L  {體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
7 O6 a5 g, z5 i; p0 k, U. M(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
! K/ B# a) _& P; s7 j7 n$ O假設體二極管（Body Diode）導通時的順向偏壓（Forward Voltage）為 0.6V。

9 R) d: s* k: G. uMOS 管的通道若導通，電流計算如下；
9 P  W& ^# E# S6 [) h. v1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA
; U" ~6 F! q6 @6 L/ r/ Z假設 MOS 管導通時 R_DS(on) 遠小於 2.2KΩ，可以忽略不計！
0 n5 r0 V1 _4 c; l
+ v9 D0 y5 k! J2 n3 K# n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。

; O- O2 ~9 P- |) p' [9 d
. ?+ W8 i! T2 F3 t
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超級狗 发表于 2025-04-24 14:15:31
5 e; b, |8 @+ k- t; O5 s$ 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。
) V' l7 z1 t- R0 q& s4 P* |
& U; h3 F) Q2 X! o假設：
Low Side Voltage = 1.8V
7 L  _9 [) W5 Y' |8 AHigh Side Voltage = 3.3V
. P; m6 @: f2 j" \8 bPull-Up Resistor = 2.2KΩ
. P+ X8 ^9 u1 f2 b7 B  r3 _/ n
哪條路徑阻力小，就會走那條路徑；意即，電流大的阻力就小。
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2 K) u5 H* b3 L% \7 M體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
/ a+ \4 X% A2 G4 F( F9 G(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
: ~9 G5 t& t0 u) q假設體二極管（Body Diode）導通時的順向偏壓（Forward Voltage）為 0.6V。

' ^1 k5 Y* H( m0 E+ m% K& e  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！
3 }2 R1 d. h2 @, M# R( u. C5 ]
推論結果
  T4 Y2 Q# e# \; h8 r+ x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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上拉电阻修改为1000可以验证下是否可以正常